Kuvars rezonatör - yapı, çalışma prensibi, nasıl kontrol edilir

Modern dijital teknoloji yüksek doğruluk gerektirir, bu yüzden bugün layman'ın dikkatini çekmeyecek hemen hemen her dijital cihazın içinde bir kuvars rezonatörü içermesi şaşırtıcı değildir.

Dijital mikrodenetleyici, dijital cihazın çalışması sırasında referans frekansına güvenebilir ve gelecekte onunla çalışabilmesi için, çeşitli frekanslar için kuvars rezonatörleri, güvenilir ve kararlı harmonik salınım kaynakları olarak gereklidir. Bu nedenle, bir kuvars rezonatörü, bir salınımlı LC devresi için güvenilir bir alternatiftir.

Aşağıdakilerden oluşan basit bir salınım devresi düşünürsek kondansatör ve indüktördaha sonra, devredeki böyle bir devrenin kalite faktörünün 300'ü geçmeyeceği hemen anlaşılır, buna ek olarak, kapasitörün kapasitesi ortam sıcaklığına bağlı olarak yüzer, aynı endüktans ile gerçekleşir.

Kapasitörlerin ve bobinlerin TKE - kapasitans sıcaklık katsayısı ve TKI - endüktans sıcaklık katsayısı gibi parametrelere sahip olması, bu bileşenlerin ana parametrelerinin sıcaklıklarıyla ne kadar değiştiğini gösteren hiçbir şey için değildir.

Salınımlı devrelerin aksine, kuvars bazlı rezonatörler, 10.000 ila 10.000.000 arasındaki değerlerle ölçülebilen salınımlı devreler için erişilemeyen bir Q faktörüne sahiptir ve kuvars rezonatörlerinin sıcaklık stabilitesi söz konusu değildir, çünkü frekans genellikle - 40 ° C ila + 70 ° C

Bu nedenle, yüksek sıcaklık kararlılığı ve kalite faktörü nedeniyle, kuvars rezonatörleri radyo mühendisliği ve dijital elektronikte her yerde kullanılmaktadır.

Ödev için mikrodenetleyici veya işlemci saat frekansı, her zaman güvenilir bir şekilde güvenebileceği bir saat jeneratörüne ihtiyacı vardır ve bu jeneratörün her zaman yüksek frekanslı ve yüksek hassasiyetli bir jeneratöre ihtiyacı vardır. Burada kuvars rezonatörü kurtarmaya geliyor. Tabii ki, bazı uygulamalarda, kalite faktörü 1000 olan piezoelektrik rezonatörlerden vazgeçilebilir ve bu rezonatörler elektronik oyuncaklar ve ev telsizleri için yeterlidir, ancak daha doğru cihazlar için kuvars gereklidir.

Kuvars rezonatörün temeli piezoelektrik etkibir kuvars plaka üzerinde yükselen. Kuvars, silikon dioksit Si02'nin polimorfik bir modifikasyonudur ve doğada kristaller ve çakıl taşları şeklinde bulunur. Dünyanın kuvars kabuğundaki serbest form yaklaşık% 12'dir, buna ek olarak, kuvars diğer minerallerin karışımlarında da bulunur ve genel olarak yer kabuğunda (kütle fraksiyonu)% 60'tan fazla kuvars bulunur.

Rezonatörler oluşturmak için belirgin piezoelektrik özelliklere sahip düşük sıcaklıklı kuvars uygundur. Kimyasal olarak, kuvars çok kararlıdır ve sadece hidroflorür asit içinde çözülebilir. Kuvars opal sertlikte üstündür, ancak elmasa ulaşmaz.

Bir kuvars plakanın imalatında, bir parça bir kuvars kristalinden kesin olarak belirlenmiş bir açıda kesilir. Kesme açısına bağlı olarak, elde edilen kuvars plaka elektromekanik özelliklerinde farklılık gösterecektir.

Kesim türüne bağlıdır: frekans, sıcaklık kararlılığı, rezonans kararlılığı ve sahte rezonant frekanslarının yokluğu veya varlığı. Daha sonra, her iki taraftaki plakaya nikel, platin, gümüş veya altın olabilen bir metal tabakası uygulanır, daha sonra plaka sert tellerle kuvars rezonatör kasasının tabanına sabitlenir. Son adım - dava hermetik olarak monte edilir.

Böylece, kendi rezonans frekansına sahip bir salınım sistemi elde edilir ve bu şekilde elde edilen kuvars rezonatörünün elektromekanik parametrelerle belirlenen kendi rezonans frekansı vardır.

Şimdi, plastiğin metal elektrotlarına belirli bir rezonans frekansının alternatif voltajı uygulanırsa, bir rezonans fenomeni görünecek ve plakanın harmonik salınımlarının genliği çok önemli ölçüde artacaktır. Bu durumda, rezonatör direnci önemli ölçüde azalır, yani süreç sıralı bir salınım devresinde olana benzer. Böyle bir "salınım devresinin" yüksek kalite faktörü nedeniyle, rezonans frekansındaki uyarımı sırasında enerji kaybı ihmal edilebilir.

Eşdeğer devrede: C2, tutucuları olan plakaların statik elektrik kapasitesidir, L endüktanstır, C1 kapasitanstır, R, kurulu kuvars plakanın elektromekanik özelliklerini yansıtan dirençtir. Montaj elemanlarını çıkarırsanız, tutarlı bir LC devresi kalır.

Baskılı bir devre kartına kurulum sırasında, bir kuvars rezonatörü aşırı ısınamaz, çünkü tasarımı oldukça kırılgandır ve aşırı ısınma, rezonatörün bitmiş cihazdaki çalışmasını kesinlikle etkileyecek olan elektrotların ve tutucunun deformasyonuna yol açabilir. Kuvars 5730 ° C'ye ısıtılırsa, piezoelektrik özelliklerini tamamen kaybeder, ancak neyse ki, bir havya ile bir elemanı böyle bir sıcaklığa ısıtmak imkansızdır.

Diyagramdaki kuvars rezonatörün tanımı, plakalar (kuvars plaka) arasında bir dikdörtgen ve "ZQ" veya "Z" yazısıyla bir kondansatörün gösterilmesine benzer.

Genellikle kuvars rezonatörünün hasar görmesinin nedeni, içine monte edildiği cihazın düşmesi veya güçlü bir etkisidir ve daha sonra rezonatörü aynı rezonans frekansına sahip yenisiyle değiştirmek gerekir. Bu tür hasar, düşmesi kolay küçük boyutlu cihazlarda doğaldır. Bununla birlikte, istatistiklere göre, kuvars rezonatörlerine bu tür hasarlar oldukça nadirdir ve daha sıklıkla cihazın arızalanmasına başka bir sebepten kaynaklanır.

Kuvars rezonatörünün servis edilebilirliğini kontrol etmek için, sadece rezonatörün çalışabilirliğini doğrulamakla kalmayacak, aynı zamanda rezonans frekansını da görecek küçük bir prob monte edebilirsiniz. Prob devresi, tek bir transistör kullanan tipik bir kristal osilatör devresidir.

Rezonatörü taban ve eksi arasında açarak (rezonatörde kısa devre olması durumunda koruyucu bir kondansatör ile mümkündür), rezonans frekansını bir frekans ölçer ile ölçmek kalır. Bu devre aynı zamanda salınım devrelerini önceden ayarlamak için de uygundur.

Devre açıldığında, sağlıklı bir rezonatör salınımların oluşmasına katkıda bulunacaktır ve frekansı test edilen kuvars rezonatörünün temel rezonans frekansına karşılık gelecek olan transistörün vericisinde alternatif bir voltaj gözlemlenebilir.

Prob çıkışına bir frekans ölçer bağlayarak, kullanıcı bu rezonans frekansını gözlemleyebilecektir. Frekans kararlıysa, rezonatörün yükseltilmiş bir havya ile hafifçe ısıtılması, frekansın güçlü bir şekilde kaymasına neden olmazsa, rezonatör iyi durumdadır. Herhangi bir nesil yoksa veya frekans yüzerse veya test edilen bileşen için olması gerekenden tamamen farklı olacaksa, rezonatör arızalıdır ve değiştirilmesi gerekir.

Bu prob, salınım devrelerini önceden ayarlamak için de uygundur, bu durumda rezonatörleri kontrol ederken devreden çıkarılabilmesine rağmen, C1 kapasitörü gereklidir. Rezonatör yerine devre basitçe bağlanır ve devre benzer şekilde salınımlar üretmeye başlar.

Verilen devreye göre monte edilen örnekleyici, 15 ila 20 MHz frekanslarında harika çalışır. Diğer aralıklar için, her zaman İnternet'teki devreleri arayabilirsiniz, çünkü hem ayrık bileşenler hem de bir mikro devre üzerinde birçoğu vardır.

Comments

[#1 Vadim]

Küçük okul öncesi yaş için.