En kvartsresonator er en elektronisk enhed bygget på den piezoelektriske effekt, såvel som mekanisk resonans. Den bruges af radiostationer, hvor den indstiller bærefrekvensen, i timer og timere, og fastsætter et interval på 1 sekund i dem.
Indhold
Hvad er det og hvorfor er det nødvendigt
Enheden er en kilde, der giver højpræcise harmoniske svingninger. Den har, sammenlignet med analoger, større arbejdseffektivitet, stabile parametre.
De første prøver af moderne enheder dukkede op på radiostationer i 1920-1930. som elementer med stabil drift, i stand til at indstille bærefrekvensen. De er:
- de erstattede Rochelle saltkrystalresonatorerne, som dukkede op i 1917 som et resultat af Alexander M. Nicholsons opfindelse og var karakteriseret ved ustabilitet;
- de erstattede det tidligere brugte kredsløb med en spole og en kondensator, som ikke adskilte sig i høj kvalitetsfaktor (op til 300) og var afhængig af temperaturændringer.
Lidt senere blev kvartsresonatorer en integreret del af timere og ure. Elektroniske komponenter med en naturlig resonansfrekvens på 32768 Hz, som i en binær 15-bit tæller indstiller et tidsinterval på 1 sekund.
Enheder bruges i dag i:
- kvartsure, der giver dem nøjagtigheden af arbejdet, uanset den omgivende temperatur;
- måleinstrumenter, der garanterer dem høj nøjagtighed af indikatorer;
- marine ekkolod, som bruges til forskning og oprettelse af bundkort, fiksering af rev, lavvandede områder, søgning efter objekter i vandet;
- kredsløb svarende til referenceoscillatorer, der syntetiserer frekvenser;
- skemaer, der anvendes til bølgeindikation af SSB eller telegrafsignal;
- radiostationer med et DSB-signal med en mellemfrekvens;
- båndpasfiltre modtagere af superheterodyne type, som er mere stabile og af god kvalitet end LC-filtre.
Enheder er fremstillet med forskellige etuier. De er opdelt i output, der bruges til bulkmontering, og SMD, der bruges til overflademontering.
Deres drift afhænger af pålideligheden af koblingskredsløbet, hvilket påvirker:
- frekvensafvigelse fra den nødvendige værdi, parameterstabilitet;
- enhedens ældningshastighed;
- lastekapacitet.
Egenskaber for en kvartsresonator
Overgår tidligere eksisterende analoger, hvilket gør enheden uundværlig i mange elektroniske kredsløb og forklarer enhedens omfang.Dette bekræftes af det faktum, at der i det første årti siden opfindelsen i USA (bortset fra andre lande) er blevet produceret mere end 100 tusind stykker enheder.
Blandt de positive egenskaber ved kvartsresonatorer, som forklarer populariteten og efterspørgslen efter enheder:
- god kvalitetsfaktor, hvis værdier - 104-106 - overstiger parametrene for tidligere anvendte analoger (de har en kvalitetsfaktor på 300);
- små dimensioner, som kan måles i brøkdele af en millimeter;
- modstand mod temperatur, dens udsving;
- lang levetid;
- let fremstilling;
- evnen til at bygge kaskadefiltre af høj kvalitet uden at bruge manuelle indstillinger.
Kvartsresonatorer har også ulemper:
- eksterne elementer giver dig mulighed for at justere frekvensen i et smalt område;
- har en skrøbelig struktur;
- tåler ikke overdreven varme.
Princippet om drift af en kvartsresonator
Enheden fungerer på basis af den piezoelektriske effekt, som manifesterer sig på en kvartsplade, og ved lav temperatur. Elementet er skåret ud af en enkelt kvartskrystal og observerer den specificerede vinkel. Sidstnævnte bestemmer resonatorens elektrokemiske parametre.
Pladerne er belagt på begge sider med et lag sølv (platin, nikkel, guld er velegnet). Derefter sidder de godt fast i huset, som er forseglet. Enheden er et oscillerende system, der har sin egen resonansfrekvens.
Når elektroderne udsættes for en vekselspænding, bøjes kvartspladen, som har en piezoelektrisk egenskab, sig, trækker sig sammen, skifter (afhængigt af krystallens behandlingstype). Samtidig vises en mod-EMF i den, som det sker i en induktor placeret i et oscillerende kredsløb.
Når en spænding påføres med en frekvens, der falder sammen med pladens naturlige vibrationer, observeres resonans i enheden. Samtidigt:
- et element af kvarts øger amplituden af svingninger;
- modstanden af resonatoren er stærkt reduceret.
Den energi, der er nødvendig for at opretholde svingninger, er lav i tilfælde af lige frekvenser.
Betegnelse af en kvartsresonator på det elektriske kredsløb
Enheden er betegnet på samme måde som en kondensator. Forskel: et rektangel er placeret mellem de lodrette segmenter - symbolet på en plade lavet af kvartskrystal. Siderne af rektanglet og kondensatorpladen er adskilt af et mellemrum. I nærheden på diagrammet kan der være en bogstavbetegnelse for enheden - QX.
Sådan testes en kvartsresonator
Problemer med små apparater opstår, hvis de får et kraftigt slag. Dette sker, når enheder, der indeholder resonatorer i designet falder. Sidstnævnte fejler og kræver udskiftning i henhold til de samme parametre.
Kontrol af resonatorens ydeevne kræver en tester. Den er samlet i henhold til et kredsløb baseret på en KT3102 transistor, 5 kondensatorer og 2 modstande (enheden ligner en kvartsoscillator samlet på en transistor).
Enheden skal forbindes til bunden af transistoren og den negative pol i de tilsluttede forbindelser, forbindelser, beskytte ved at installere en beskyttende kondensator. Strømforsyningen til omskifterkredsløbet er konstant - 9V. Plus, de forbinder til transistorens indgang, til dens udgang - gennem kondensatoren - en frekvensmåler, som fastsætter resonatorens frekvensparametre.
Skemaet bruges ved opsætning af oscillationskredsløbet.Når resonatoren er i god stand, når den er tilsluttet, producerer den oscillationer, der fører til udseendet af en vekselspænding ved transistorens emitter. Desuden falder spændingsfrekvensen sammen med en lignende karakteristik af resonatoren.
Enheden er defekt, hvis frekvensmåleren ikke registrerer forekomsten af en frekvens eller bestemmer tilstedeværelsen af en frekvens, men den er enten meget forskellig fra den nominelle værdi, eller den ændrer sig meget, når kabinettet opvarmes med et loddekolbe.
Lignende artikler:
