水晶振動子は、ピエゾ効果と機械的共振に基づく電子デバイスです。これはラジオ局で使用され、クロックとタイマーでキャリア周波数を設定し、1 秒の間隔を固定します。
それが何であり、なぜそれが必要なのか
デバイスは、高精度の高調波振動を提供するソースです。対応するものと比較して、作業効率が高く、パラメーターが安定しています。
現代のデバイスの最初の例は、1920年から1930年にかけて、安定した動作をする要素としてラジオ局に登場し、キャリア周波数を設定することができました。彼ら：
- アレクサンダー M. ニコルソンの発明の結果として 1917 年に登場し、不安定であることが注目されたセグネチウム塩で動作する水晶振動子に取って代わりました。
- それらは、あまり効率的ではなく（最大300）、温度変化の影響を受けた以前のコイルコンデンサー回路に取って代わります。
少し後に、水晶振動子はタイマー、時計の不可欠な部分になりました。固有の共振周波数が 32768 Hz の電子部品。2 進数の 15 ビット カウンターで時間間隔を 1 秒に設定します。
デバイスは現在、次の用途で使用されています。
- 周囲温度に関係なく精度を提供するクォーツ時計。
- 高精度の測定値を保証する測定器;
- 調査や海底のマッピング、サンゴ礁や浅瀬の固定、水中の物体の発見に使用される海のエコーサウンダー
- 基準発振器を合成する周波数に対応する回路。
- SSBまたは電信信号を示す波に使用される回路。
- 中間周波数の DSB 信号を使用するラジオ。
- バンドパス フィルター スーパーヘテロダイン型受信機これは、LC フィルターよりも安定しており、堅牢です。
デバイスは、さまざまなハウジングで作られています。それらは、体積実装で使用されるリード線と、表面実装で使用されるSMDに分けられます。
それらの動作はスイッチング回路の信頼性に依存し、以下に影響します。
- 必要な値からの周波数偏差、パラメータの安定性;
- デバイスの老化率;
- 負荷容量。
水晶振動子の特性
デバイスを多くの電子回路に不可欠なものにし、デバイスの範囲を説明する既存のアナログよりも優れています。これは、その発明から最初の 10 年間で、100,000 ユニットを超えるデバイスが米国で製造されたという事実によって証明されています (他の国は数えません)。
水晶振動子の肯定的な特性の中で、デバイスの人気、需要を説明しています。
- 良好な品質係数、その値 - 104-106 - 以前に使用された類似体のパラメータを超えています (品質係数は 300 です)。
- ミリ単位で測定できる小さな寸法。
- 温度に対する抵抗、その変動;
- 長寿命;
- 製造の容易さ;
- 手動調整なしで高品質のカスケード フィルターを構築する可能性。
水晶振動子にも欠点があります。
- 外部要素により、狭い範囲で周波数を調整できます。
- 壊れやすい構造を持っています。
- 過度の熱を許容しないでください。
水晶振動子の動作原理
このデバイスは、石英のプレートに現れるピエゾ効果と低温に基づいて動作します。要素は、水晶の単結晶からカットされ、特定の角度を観察します。後者は、共振器の電気化学的パラメーターを決定します。
プレートは両面が銀の層でコーティングされています（プラチナ、ニッケル、金が適しています）。その後、密閉されたケースにしっかりと固定されます。デバイスは、独自の共振周波数を持つ振動システムです。
電極に交流電圧をかけると、圧電特性を持つ水晶板が曲がったり、縮んだり、ずれたりします（結晶加工の種類によって異なります）。同時に、発振回路のインダクタコイルのように、逆起電力が発生します。
プレートの固有振動と一致する周波数で電圧が印加されると、デバイスに共振が発生します。同時に：
- クォーツエレメントは振動の振幅が増加します。
- 共振器の抵抗が大幅に減少します。
周波数が等しい場合、発振を維持するために必要なエネルギーは低いです。
回路図における水晶振動子の呼称
このデバイスは、コンデンサと同様に指定されます。違い: 垂直セグメントの間に長方形が配置されています - 水晶で作られたプレートのシンボルです。長方形の辺とコンデンサカバーは隙間で区切られています。回路図の近くに、デバイスの文字指定 - QX がある場合があります。
水晶振動子のテスト方法
小型機器は強い衝撃を受けると不具合が発生します。これは、設計に共振器を含むデバイスが落下したときに発生します。後者は失敗し、同じパラメーターを置き換える必要があります。
共振器の性能をチェックするには、テスターが必要です。これは、トランジスタKT3102、5つのコンデンサ、および2つの抵抗に基づくスキームに従って組み立てられます（デバイスは、トランジスタ上に組み立てられた水晶発振器に似ています）。
デバイスをトランジスタのベースと接続の負極に接続し、デバイスを保護コンデンサで保護する必要があります。スイッチング回路の電源は9V固定です。プラスは、トランジスタの入力とその出力に接続されています-コンデンサを介して-共振器の周波数パラメータをキャプチャする周波数計。
発振回路のチューニング時に使用します。共振器が良好な場合、接続時に発振が発生し、トランジスタのエミッタに交流電圧が発生します。そして、電圧の周波数は、共振器の同様の特性と一致します。
周波数計が周波数の発生を記録しない場合、または周波数の存在を検出するが、公称値と大きく異なる場合、またははんだごてでケースを加熱すると大きく変化する場合、デバイスに欠陥があります。
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