Kvartsiresonaattori on elektroninen laite, joka perustuu pietsoefektiin ja mekaaniseen resonanssiin. Sitä käytetään radioasemilla, joissa se asettaa kantoaallon taajuuden, kelloissa ja ajastimissa, joissa tallennetaan 1 sekunnin välein.
Sisältö
Mikä se on ja miksi tarvitset sitä
Laite on erittäin tarkkojen harmonisten värähtelyjen lähde. Kilpailijoihinsa verrattuna sillä on korkea hyötysuhde ja vakaat parametrit.
Ensimmäiset esimerkit nykyaikaisista laitteista ilmestyivät radioasemille 1920- ja 1930-luvuilla vakaasti toimivina elementteinä, jotka kykenivät asettamaan kantoaaltotaajuuden. He:
- Korvasivat segnaetiumsuolaan perustuvat kideresonaattorit, jotka Alexander M. Nicholson keksi vuonna 1917 ja joille oli ominaista epävakaus;
- korvatakseen aiemman kela-kondensaattoripiirin, joka ei ollut kovin hyvä 300:aan asti ja johon lämpötilan muutokset vaikuttivat.
Hieman myöhemmin kvartsiresonaattoreista tuli olennainen osa ajastimia, kelloja ja kelloja. Elektroniset komponentit, joiden oma resonanssitaajuus on 32768 Hz, mikä asettaa 15-numeroisen binäärilaskurin aikaväliksi 1 sekunnin.
Laitteita käytetään nykyään:
- kvartsikellot, jotka antavat niille tarkkuutta ympäristön lämpötilasta riippumatta;
- Mittauslaitteet, jotka takaavat niille korkean tarkkuuden;
- merenkulun kaikuluotaimet, joita käytetään tutkimuksissa ja merenpohjan kartoittamiseen, riuttojen ja karikkojen paikantamiseen sekä vedessä olevien kohteiden paikantamiseen.
- taajuutta syntetisoivia viiteoskillaattoreita vastaavat piirit
- SSB- tai lennätinsignaalien aaltomerkinnöissä käytettävät piirit;
- radiot, joissa on DSB-signaali välitaajuudella
- kaistanpäästösuodattimet Superheterodyne-tyyppiset vastaanottimetNe ovat vakaampia ja kestävämpiä kuin LC-suodattimet.
Laitteita on saatavana erilaisissa koteloissa. Jaetaan läpivientikennoihin, joita käytetään tilavuusasennuksessa, ja SMD-kennoihin, joita käytetään pinta-asennuksessa.
Niiden toiminta riippuu kytkentäpiirin luotettavuudesta, joka vaikuttaa:
- taajuuden poikkeama vaaditusta arvosta, parametrin vakaus
- laitteen vanhenemisnopeus;
- kuormituskapasitanssi.
Kvartsiresonaattorin ominaisuudet
Suorituskyky on parempi kuin aiemmilla analogeilla, mikä tekee laitteesta välttämättömän monissa elektroniikkapiireissä, ja selittää laitteen käyttöalan. Tästä on osoituksena se, että ensimmäisen vuosikymmenen aikana sen keksimisestä on valmistettu Yhdysvalloissa yli 100 000 kappaletta (muita maita lukuun ottamatta).
Kvartsiresonaattoreiden myönteisistä ominaisuuksista, jotka selittävät laitteiden suosion ja kysynnän:
- hyvä laatukerroin, jonka arvot - 104-106 - ylittävät aiemmin käytettyjen analogien parametrit (laatukerroin 300);
- pienet mitat, jotka voidaan mitata millimetrin murto-osina;
- kestävät lämpötilan vaihteluita;
- pitkä käyttöikä;
- valmistuksen helppous;
- mahdollisuus rakentaa korkealaatuisia kaskadisuotimia ilman manuaalista viritystä.
Kvartsiresonaattoreilla on myös haittoja:
- ulkoiset elementit mahdollistavat taajuuden säätämisen kapealla alueella;
- ovat rakenteeltaan hauraita;
- eivät siedä liiallista kuumuutta.
Kvartsiresonaattorin toimintaperiaate
Laite toimii kvartsilevyssä ilmenevän pietsoefektin ja matalan lämpötilan perusteella. Elementti leikataan yhdestä kvartsikiteen palasta, jossa on ennalta määrätty kulma. Jälkimmäinen määrittää resonaattorin sähkökemialliset parametrit.
Levyt päällystetään molemmin puolin hopeakerroksella (platina, nikkeli, kulta sopivat). Sen jälkeen ne kiinnitetään tiukasti koteloon, joka suljetaan. Laite on värähtelevä järjestelmä, jolla on oma resonanssitaajuus.
Kun elektrodit altistetaan vaihtojännitteelle, kvartsilevy, jolla on pietsosähköisiä ominaisuuksia, taipuu, puristuu tai siirtyy (riippuen kiteenkäsittelyn tyypistä). Samalla siihen syntyy vastamagneettista sähkömagneettista kenttää, kuten induktorikäämiin värähtelevässä piirissä.
Kun jännite kytketään taajuudella, joka on sama kuin levyn luonnollinen värähtely, laitteeseen syntyy resonanssi. Samaan aikaan:
- kvartsielementin värähtelyn amplitudi kasvaa;
- resonaattorin vastus pienenee huomattavasti.
Värähtelyn ylläpitämiseen tarvittava energia on pieni, kun taajuudet ovat yhtä suuret.
Kvartsiresonaattorin merkintä piirikaaviossa
Laite nimetään samalla tavalla kuin kondensaattori. Ero: Pystysegmenttien välissä on suorakulmio, joka on kvartsikiteestä valmistetun levyn symboli. Suorakulmion sivut ja kondensaattorin kannet on erotettu toisistaan raolla. Symboli QX voi näkyä sen vieressä kaaviossa.
Kuinka testata kvartsiresonaattori
Pienten laitteiden kanssa ilmenee ongelmia, jos ne saavat kovan kolauksen. Tämä tapahtuu, kun resonaattoreita sisältäviä laitteita pudotetaan. Jälkimmäiset vikaantuvat, ja ne on vaihdettava samalla tavalla.
Resonaattorin asianmukaisen toiminnan tarkistaminen vaatii testerin. Se on koottu KT3102-transistorin, 5 kondensaattorin ja 2 vastuksen perusteella (laite muistuttaa transistoriin koottua kvartsioskillaattoria).
Laite on kytkettävä transistorin kantaan ja negatiiviseen napaan johdotuskytkennöissä, ja laite on suojattava suojakondensaattorilla. Kytkentäpiirin virtalähde on vakio 9 V. Plussapuoli on kytketty transistorin sisääntuloon ja sen ulostuloon kondensaattorin kautta - taajuusmittari, joka tallentaa resonaattorin taajuusparametrit.
Piiriä käytetään oskillointipiirin säätämiseen. Kun resonaattori on hyvässä kunnossa, se antaa kytkettynä värähtelyjä, jotka aiheuttavat vaihtojännitteen transistorin emitteriin. Jännitteen taajuus on sama kuin resonaattorin taajuus.
Laite on viallinen, jos taajuusmittari ei rekisteröi taajuuden esiintymistä tai havaitsee taajuuden, mutta se - joko poikkeaa paljon nimellisestä tai kun koteloa kuumennetaan juotosraudalla, se muuttuu suuresti.
Aiheeseen liittyvät artikkelit:
