Кварцевый резонатор — структура, принцип работы, как проверить

Сoврeмeннaя цифрoвaя тexникa трeбуeт высoкoй тoчнoсти, пoэтoму сoвсeм нeудивитeльнo, чтo прaктичeски любoe цифрoвoe устрoйствo, кaкoe бы нe пoпaлoсь сeгoдня нa глaзa oбывaтeлю, сoдeржит изнутри. Ant. снаружи квaрцeвый рeзoнaтoр.

Квaрцeвыe рeзoнaтoры нa рaзличныe чaстoты нeoбxoдимы в кaчeствe нaдeжныx и стaбильныx истoчникoв гaрмoничeскиx кoлeбaний, чтoбы цифрoвoй микрoкoнтрoллeр мoг бы oпeрeться нa этaлoнную чaстoту, и резать с ней в дальнейшем, в процессе работы цифрового устройства. Таким образом, кварцевый голосник — это надежная параграмма колебательному LC-контуру.

Делать что рассмотреть простой ударный контур, состоящий изо конденсатора и катушки индуктивности, ведь быстро выяснится, подобно как добротность такого контура в схеме невыгодный превысит 300, к тому а емкость конденсатора брось плавать в зависимости ото температуры окружающей среды, ведь же самое произойдет и с индуктивностью.

Мало-: неграмотный даром есть у конденсаторов и катушек такие мера как ТКЕ — температурный отношение емкости и ТКИ — температурный индекс индуктивности, показывающие, елико изменяются главные габариты этих компонентов с изменением их температуры.

В разность от колебательных контуров, резонаторы получи и распишись базе кварца обладают недостижимой с целью колебательных контуров добротностью, которая измеряется значениями с 10000 до 10000000, притом о температурной стабильности кварцевых резонаторов речи малограмотный идет, ведь гармоника остается постоянной около любом значении температуры, точно правило из диапазона ото -40°C до +70°C.

Круглым счетом, благодаря высоким показателям температурной стабильности и добротности, кварцевые резонаторы применяются где вздумается в радиотехнике и цифровой электронике.

Пользу кого задания микроконтроллеру alias процессору тактовой частоты, ему навсегда необходим генератор тактовой частоты, бери который он был способным бы надежно основываться, и генератор этот век нужен высокочастотный и близ том высокоточный. На этом месте то и приходит получи помощь кварцевый голосник. Конечно, в некоторых применениях не грех обойтись пьезокерамическими резонаторами с добротностью 1000, и таких резонаторов немерено для электронных игрушек и бытовых радиоприемников, только для более точных устройств необходим кварц.

В основе работы кварцевого резонатора — пьезоэлектрический отклик, возникающий на кварцевой пластинке. Кварц представляет из себя полиморфную модификацию диоксида кремния SiO2, и встречается в природе в виде кристаллов и гальки. В свободном виде в тленный коре кварца близ 12%, кроме того в виде смесей в составе других минералов в свой черед содержится кварц, и в общем в тленный коре более 60% кварца (массовая количество).

Для создания резонаторов годится низкотемпературный кварц, обладающий с чувством выраженными пьезоэлектрическими свойствами. Химически кварц до боли устойчив, и растворить его разрешено лишь в гидрофторидной кислоте. Вдоль твердости кварц превосходит опал, да до алмаза неважный (=маловажный) дотягивает.

При изготовлении кварцевой пластинки, через кристалла кварца почти строго заданным домиком вырезают кусочек. В зависимости через угла среза полученная кварцевая палитра будет отличаться в области своим электромеханическим свойствам.

Через типа среза зависит многое: колебание, температурная стабильность, основательность резонанса и отсутствие либо наличествование паразитных резонансных частот. Держи пластинку затем наносят с обоих сторон по слою металла, коим может составлять никель, платина, апплике или золото, потом чего жесткими проволочками крепят пластинку в по корпуса кварцевого резонатора. Заключительный шаг — тело герметично собирают.

Беспричинно получается колебательная государственное устройство, обладающая собственной резонансной частотой, и кварцевый голосник, полученный таким образом, обладает собственной резонансной частотой, определяемой электромеханическими параметрами.

Об эту пору если приложить к металлическим электродам пластики переменное старание данной резонансной частоты, ведь проявится явление резонанса, и отклонение гармонических колебаний пластинки дьявольски значительно возрастет. Близ этом сопротивление резонатора как собака понизится, то кушать процесс аналогичен происходящему в последовательном колебательном контуре. В силу высокой добротности такого «колебательного контура», энергетические убыль при его возбуждении для резонансной частоте пренебрежимо малы.

Возьми эквивалентной схеме: C2 – статическая электроемкость пластинок с держателями, L – индуктивность, С1 — вместилище, R – сопротивление, отражающие электромеханические свойства установленной пластинки кварца. В случае если убрать монтажные начатки, останется последовательный LC-опись.

В процессе монтажа сверху печатную плату, кварцевый голосник нельзя перегревать, все ж таки конструкция его порядочно хрупка, и перегрев может иметь следствием к деформации электродов и держателя, зачем непременно отразится сверху работе резонатора в готовом устройстве. Иначе) будет то же разогреть кварц задолго. Ant. с 5730°C, он решительно утратит свои пьезоэлектрические свойства, да, к счастью, нагреть звено паяльником до таковский температуры невозможно.

Наименование кварцевого резонатора получи схеме похоже возьми обозначение конденсатора с прямоугольником посереди пластинами (кварцевая стрелочка), и с надписью «ZQ» разве «Z».

Тысячекратно причиной повреждения кварцевого резонатора является потеря невинности или сильный потрясение устройства, в котором некто установлен, и тогда следует заменить резонатор держи новый с той но резонансной частотой. Такие повреждения свойственны малогабаритным приборам, которые без оплаты уронить. Однако, согласно статистике, подобные повреждения кварцевых резонаторов встречаются до чрезвычайности редко, и чаще ошибка прибора оказывается вызвана идентичный причиной.

Чтобы ревизовать кварцевый резонатор сверху исправность, можно справить. Ant. разобрать небольшой пробник, который-нибудь поможет не лишь убедиться в работоспособности резонатора, так и увидеть его резонансную частоту. Метод пробника представляет собою типичную схему кварцевого генератора сверху одном транзисторе.

Включив голосник между базой и минусом (только и остается через защитный холодильник на случай короткого замыкания в резонаторе), остается снять мерку частотомером резонансную частоту. Сия схема подойдет и интересах предварительной настройки колебательных контуров.

Если схема включена, в исправности. An резонатор станет оказывать помощь генерации колебаний, и получи и распишись эмиттере транзистора (бог) велел будет наблюдать переменное острота, частота которого пора и совесть знать соответствовать основной резонансной частоте тестируемого кварцевого резонатора.

Подключив к выходу пробника частотомер, ламер сможет наблюдать эту резонансную частоту. Делать что частота стабильна, на случай если небольшой нагрев резонатора поднесенным паяльником мало-: неграмотный приводит к сильному уплыванию частоты, так резонатор исправен. Буде же генерации мало-: неграмотный будет, или колебание будет плавать либо — либо окажется совсем прочий, чем должна находиться (в присуствии) для тестируемого компонента, так резонатор неисправен, и его долженствует заменить.

Данный самец удобен и для предварительной настройки колебательных контуров, в этом случае триммер C1 обязателен, хотя близ проверке резонаторов его только и можно из схемы пропустить. Контур просто подключается заместо резонатора, и схема начинает рождать колебания аналогичным образом.

Самец собранный по приведенной схеме роскошно работает на частотах через 15 до 20 МГц. Интересах иных диапазонов ваша милость всегда можете порыскать схемы в интернете, (хорошо их там бесчисленно, как на дискретных компонентах, приблизительно и на микросхеме.

Любите умные гаджеты и DIY? Станьте специалистом в сфере Internet of Things и создайте ахан умных гаджетов!

Записывайтесь в онлайн-заведение от GeekBrains:

Медфак Интернет вещей

Ваш брат сможете:

• Изучить C, машины отладки и программирования микроконтроллеров;

• Надергать опыт работы с реальными проектами, в команде и оригинально;

• Получить удостоверение и цертификат, подтверждающие полученные запас знаний.

Starter box для первых экспериментов в приношение!

После прохождения курса в вашем портфолио хорош: метостанция с функцией часов и встроенной игрой, распределенная подсак устройств, устройства регулирования температуры (ПИД-стабилизатор), устройство контроля влажности воздуха, построение умного полива растений, станок контроля протечки воды…

Ваша сестра получите диплом о профессиональной переподготовке и электронный цертификат, которые можно приумножить в портфолио и показать работодателю.

Подробнее тогда:
Интернет вещей и современные встраиваемые системы

Колыбель