Kvartsresonator er en elektronisk enhed baseret på piezoeffekt samt mekanisk resonans. Det bruges af radiostationer, hvor det indstiller bærefrekvensen, i ure og timere, der registrerer et interval på 1 sekund.
Indhold
Hvad det er, og hvorfor du har brug for det
Enheden er en kilde til harmoniske svingninger med høj præcision. Sammenlignet med sine konkurrenter har den høj effektivitet, stabile parametre.
De første eksempler på moderne apparater dukkede op på radiostationer i 1920'erne og 1930'erne som elementer med stabil drift, der var i stand til at indstille en bærefrekvens. De:
- Erstattede de krystalresonatorer baseret på segnaetium-salt, som Alexander M. Nicholson opfandt i 1917, og som var karakteriseret ved ustabilitet;
- til erstatning af det tidligere spole-kondensatorkredsløb, som ikke var særlig godt ved op til 300 og blev påvirket af temperaturændringer.
Lidt senere blev kvartsresonatorer en integreret del af timere, ure og ure. Elektroniske komponenter med en indbygget resonansfrekvens på 32768 Hz, som i en binær 15-cifret tæller sætter tidsintervallet til 1 sekund.
Apparaterne anvendes i dag i:
- kvartsure, hvilket giver dem præcision uanset den omgivende temperatur;
- Måleinstrumenter, der garanterer dem en høj nøjagtighed;
- marine ekkoloddere, der anvendes til undersøgelser og til kortlægning af havbunden, fastlæggelse af rev og stimer og lokalisering af genstande i vandet
- kredsløb svarende til frekvenssyntesereferenceoscillatorer
- kredsløb, der anvendes til bølgeangivelser af SSB- eller telegrafesignaler;
- radioer med et DSB-signal på en mellemliggende frekvens
- båndpasfiltre Modtagere af superheterodyntypenDisse er mere stabile og robuste end LC-filtre.
Enhederne fås i forskellige indkapslinger. Opdeles i gennemgangsforbindelser, der anvendes ved volumetrisk montering, og SMD, der anvendes ved overflademontering.
Deres drift afhænger af pålideligheden af koblingskredsløbet, som påvirker:
- frekvensafvigelse fra den krævede værdi, parameterstabilitet
- enhedens aldringshastighed;
- belastningskapacitansen.
Egenskaber af kvartsresonatoren
Overgår tidligere analoger, hvilket gør enheden uundværlig i mange elektroniske kredsløb, og forklarer enhedens anvendelsesområde. Det fremgår af det faktum, at der i det første årti siden opfindelsen er blevet produceret mere end 100.000 enheder i USA (uden at medregne andre lande).
Blandt de positive egenskaber ved kvartsresonatorer, som forklarer populariteten, efterspørgslen efter enhederne:
- god kvalitetsfaktor, hvis værdier - 104-106 - overstiger parametrene for tidligere anvendte analoger (har en kvalitetsfaktor på 300);
- små dimensioner, som kan måles i brøkdele af en millimeter;
- modstandsdygtige over for temperatursvingninger;
- lang levetid;
- nem fremstilling;
- mulighed for at opbygge kaskadefiltre af høj kvalitet uden manuel indstilling.
Kvartsresonatorer har også ulemper:
- eksterne elementer giver mulighed for justering af frekvensen i et snævert område;
- har en skrøbelig konstruktion;
- tåler ikke overdreven varme.
Kvartsresonatorens funktionsprincip
Enheden fungerer på grundlag af piezoeffekten, som vises på en plade af kvarts og lav temperatur. Elementet skæres ud af et enkelt stykke kvartskrystal under overholdelse af en forudbestemt vinkel. Sidstnævnte bestemmer resonatorens elektrokemiske parametre.
Pladerne er belagt på begge sider med et lag sølv (platin, nikkel, guld er velegnede). De fastgøres derefter i et forseglet hylster. Enheden er et oscillerende system, der har sin egen resonansfrekvens.
Når elektroderne udsættes for vekselspændinger, bøjer, komprimerer og forskyder kvartspladen, som har piezoelektriske egenskaber (afhængigt af typen af krystalbehandling). Samtidig opstår der en mod-EMK i den, som i en spole i et svingningskredsløb.
Når der påføres en spænding med en frekvens, der falder sammen med pladens naturlige svingning, opstår der resonans i enheden. På samme tid:
- kvartselementet har en stigning i svingningsamplituden;
- resonatorens modstand reduceres kraftigt.
Den energi, der kræves for at opretholde svingningen, er lav, når frekvenserne er lige store.
Mærkning af en kvartsresonator i et kredsløbsdiagram
Enheden betegnes på samme måde som en kondensator. Forskel: Mellem de lodrette segmenter er der et rektangel - symbolet på en plade lavet af kvartskrystal. Et mellemrum adskiller rektanglets sider og kondensatorens låg. Symbolet QX kan vises ved siden af det i diagrammet.
Sådan tester du en kvartsresonator
Problemer med små enheder opstår, hvis de får et hårdt slag. Dette sker, når enheder, der indeholder resonatorer, tabes. Sidstnævnte svigter og skal udskiftes efter samme fremgangsmåde.
For at kontrollere, om en resonator fungerer korrekt, kræves der en tester. Den er sammensat på basis af en KT3102-transistor, 5 kondensatorer og 2 modstande (enheden svarer til en kvartsoscillator, der er sammensat på en transistor).
Enheden skal forbindes til transistorbasen og den negative pol i ledningsforbindelserne og beskytte enheden med en beskyttelseskondensator. Strømforsyningen til koblingskredsløbet er konstant 9V. Plus-siden er forbundet til transistorens indgang, til dens udgang via en kondensator - en frekvensmåler, som registrerer resonatorens frekvensparametre.
Kredsløbet bruges ved justering af svingningskredsløbet. Når resonatoren er i god stand, udsender den svingninger, når den er tilsluttet, hvilket medfører, at der opstår en vekselspænding ved transistorens emitter. Frekvensen af spændingen falder sammen med resonatorens frekvens.
Enheden er defekt, hvis frekvensmåleren ikke registrerer forekomsten af frekvens eller registrerer tilstedeværelsen af frekvens, men den - enten meget forskellig fra den nominelle, eller når sagen opvarmes med en loddekolbe, ændrer den sig meget.
Relaterede artikler:
