Kvartsresonatorn är en elektronisk enhet som bygger på piezoeffekt och mekanisk resonans. Den används av radiostationer, där den fastställer bärfrekvensen, i klockor och timers där den registrerar ett intervall på 1 sekund.
Innehåll
Vad det är och varför du behöver det
Anordningen är en källa till harmoniska svängningar med hög precision. Den har, i jämförelse med sina analoger, hög effektivitet och stabila parametrar.
De första exemplen på moderna apparater dök upp på radiostationer på 1920- och 1930-talen som stabila element som kunde ställa in en bärfrekvens. De:
- Ersatte kristallresonatorer baserade på segnaetiumsalt, som uppfanns av Alexander M. Nicholson 1917 och som kännetecknades av instabilitet;
- för att ersätta den spolkondensatorkrets som hade använts men som inte var särskilt bra upp till 300 och som påverkades av temperaturförändringar.
Lite senare blev kvartsresonatorer en integrerad del av timers, klockor och armbandsur. Elektroniska komponenter med en egen resonansfrekvens på 32768 Hz, vilket i en binär 15-siffrig räknare anger tidsintervallet till 1 sekund.
Anordningarna används idag i:
- kvartsklockor, vilket ger dem precision oberoende av omgivningstemperaturen;
- Mätinstrument som garanterar dem en hög noggrannhet;
- marina ekolodare som används vid mätningar och för att kartlägga havsbotten, lokalisera rev, grundområden och föremål i vattnet.
- Kretsar som motsvarar frekvenssynteserande referensoscillatorer.
- Kretsar som används för vågindikationer av SSB- eller telegrafsignaler;
- radioapparater med en DSB-signal på en mellanfrekvens
- bandpassfilter. Mottagare av superheterodyn-typDe är mer stabila och robusta än LC-filter.
Apparaterna finns i olika höljen. De delas in i genomgående, som används vid volymetrisk montering, och SMD, som används vid ytmontering.
Deras funktion är beroende av tillförlitligheten hos kopplingskretsen, vilket påverkar:
- Frekvensavvikelse från det erforderliga värdet, parameterstabilitet.
- åldringshastigheten för enheten;
- belastningskapacitansen.
Egenskaper hos kvartsresonatorn
Överträffar tidigare analoger, vilket gör enheten oumbärlig i många elektroniska kretsar, och förklarar enhetens räckvidd. Detta framgår av det faktum att mer än 100 000 enheter har tillverkats i USA under det första decenniet sedan den uppfanns (andra länder inte medräknade).
Bland de positiva egenskaperna hos kvartsresonatorer, som förklarar populariteten, efterfrågan på enheterna:
- God kvalitetsfaktor, vars värden - 104-106 - överstiger parametrarna för tidigare använda analoger (med en kvalitetsfaktor på 300);
- små dimensioner, som kan mätas i bråkdelar av en millimeter;
- motståndskraftiga mot temperaturförändringar;
- lång livslängd;
- Lätt att tillverka;
- Möjlighet att bygga högkvalitativa kaskadfilter utan manuell inställning.
Kvartsresonatorer har också nackdelar:
- externa element gör det möjligt att justera frekvensen inom ett smalt område;
- har en bräcklig konstruktion;
- tål inte överdriven värme.
Principen för drift av kvartsresonatorer
Anordningen fungerar på grundval av piezoeffekten, som uppträder på en platta av kvarts, och låg temperatur. Elementet skärs ur en enda bit kvartskristall och iakttar en förutbestämd vinkel. Den senare bestämmer resonatorns elektrokemiska parametrar.
Plattorna beläggs på båda sidor med ett lager silver (platina, nickel, guld är lämpliga). De fästs sedan fast i ett hölje som försluts. Anordningen är ett oscillerande system som har sin egen resonansfrekvens.
När elektroderna utsätts för växelspänning böjs, komprimeras eller förskjuts kvartsplattan, som har piezoelektriska egenskaper (beroende på vilken typ av kristallbehandling som används). Samtidigt uppstår en mot EMF i den, som i en induktansspole i en oscillerande krets.
När en spänning läggs på en frekvens som sammanfaller med plattans naturliga svängning uppstår resonans i apparaten. Samtidigt:
- kvartselementet har en ökad amplitud av svängning;
- resonatorns motstånd minskar kraftigt.
Den energi som krävs för att upprätthålla en svängning är låg när frekvenserna är lika stora.
Märkning av en kvartsresonator i ett kretsschema
Anordningen betecknas på samma sätt som en kondensator. Skillnad: Mellan de vertikala segmenten finns en rektangel - symbolen för en platta av kvartskristall. En klyfta skiljer rektangelns sidor från kondensatorns skydd. Symbolen QX kan visas bredvid den i diagrammet.
Hur man testar en kvartsresonator
Problem med små enheter uppstår om de får en hård smäll. Detta inträffar när enheter som innehåller resonatorer tappas. De senare går sönder och måste bytas ut på samma sätt.
För att kontrollera att en resonator fungerar korrekt krävs en testare. Den är sammansatt av en KT3102-transistor, 5 kondensatorer och 2 motstånd (enheten liknar en kvartsoscillator som är sammansatt av en transistor).
Enheten måste anslutas till transistorbasen och den negativa polen i ledningsanslutningarna och skydda enheten med en skyddskondensator. Strömförsörjningen till omkopplingskretsen är konstant 9V. Pluset är anslutet till transistorens ingång, till dess utgång via en kondensator - en frekvensmätare, som registrerar resonatorns frekvensparametrar.
Kretsen används vid justering av svängningskretsen. När resonatorn är i gott skick ger den upphov till svängningar när den är ansluten, vilket leder till att en växelspänning uppstår vid transistorens emitter. Spänningens frekvens sammanfaller med resonatorns frekvens.
Enheten är felaktig om frekvensmätaren inte registrerar förekomsten av frekvens eller upptäcker förekomsten av frekvens, men den - antingen mycket annorlunda än den nominella, eller när fallet värms upp med en lödkolv, ändras den kraftigt.
Relaterade artiklar:
