Quartz resonator - istraktura, prinsipyo ng operasyon, kung paano suriin

Ang modernong digital na teknolohiya ay nangangailangan ng mataas na katumpakan, kaya hindi nakakagulat na halos anumang digital na aparato, na hindi mahuhuli ang atensyon ng mga layko ngayon, ay naglalaman ng isang quartz resonator sa loob.

Ang mga resonator ng kuwarts para sa iba't ibang mga frequency ay kinakailangan bilang maaasahan at matatag na mapagkukunan ng maharmonya na mga oscillations, upang ang digital na microcontroller ay maaaring umasa sa dalas ng sanggunian at gumana kasama nito sa hinaharap, sa pagpapatakbo ng digital na aparato. Kaya, ang isang quartz resonator ay isang maaasahang kapalit para sa isang oscillatory LC circuit.

Kung isasaalang-alang namin ang isang simpleng oscillatory circuit, na binubuo ng kapasitor at induktor, mabilis itong nagiging malinaw na ang kalidad na kadahilanan ng tulad ng isang circuit sa circuit ay hindi lalampas sa 300, bilang karagdagan, ang kapasidad ng kapasitor ay lumulutang depende sa ambient temperatura, ang parehong mangyayari sa inductance.

Ito ay hindi para sa wala na ang mga capacitor at coils ay may tulad na mga parameter tulad ng TKE - koepisyent ng temperatura ng kapasidad at TKI - koepisyent ng temperatura ng inductance, na ipinapakita kung magkano ang pangunahing mga parameter ng mga sangkap na ito ay nagbabago sa kanilang temperatura.

Hindi tulad ng mga oscillatory circuit, ang mga resonator na nakabatay sa quartz ay may isang kadahilanan na kalidad na hindi makakaya para sa mga oscillatory circuit, na maaaring masukat ng mga halaga mula 10,000 hanggang 10,000,000, at ang katatagan ng temperatura ng mga resonator ng kuwarts ay wala sa tanong, dahil ang dalas ay nananatiling pare-pareho sa anumang temperatura, karaniwang mula sa saklaw mula sa - 40 ° C hanggang + 70 ° C.

Kaya, dahil sa mataas na temperatura ng katatagan at kalidad na kadahilanan, ang mga resonator ng quartz ay ginagamit saanman sa radio engineering at digital electronics.

Para sa pagtatalaga microcontroller o processor dalas ng orasan, lagi siyang nangangailangan ng isang generator ng orasan, kung saan maaasahan niyang maaasahan, at ang generator na ito ay palaging nangangailangan ng isang mataas na dalas at sa parehong oras mataas na katumpakan. Narito ang quartz resonator ay sumagip. Siyempre, sa ilang mga aplikasyon, ang mga piezoelectric resonator na may isang kalidad na kadahilanan ng 1000 ay maaaring maibigay, at ang mga naturang mga resonator ay sapat para sa mga elektronikong laruan at mga radio sa sambahayan, ngunit ang quartz ay kinakailangan para sa mas tumpak na mga aparato.

Ang batayan ng quartz resonator ay epekto ng piezoelectricna bumangon sa isang plaka ng kuwarts. Ang kuwarts ay isang pagbabago ng polymorphic ng silikon dioxide SiO2, at matatagpuan sa kalikasan sa anyo ng mga kristal at mga bato. Ang libreng porma sa crust ng quartz ng lupa ay halos 12%, bilang karagdagan, ang quartz ay nilalaman din sa mga mixtures ng iba pang mga mineral, at sa pangkalahatan higit sa 60% na kuwarts sa crust ng lupa (mass fraction).

Upang lumikha ng mga resonator, ang mababang temperatura ng kuwarts, na binibigkas ang mga katangian ng piezoelectric, ay angkop. Chemical, ang kuwarts ay matatag, at maaari itong matunaw sa hydrofluoride acid. Ang kuwarts ay higit na mataas sa katigasan ng opal, ngunit hindi umabot sa brilyante.

Sa paggawa ng isang plaka ng kuwarts, ang isang piraso ay pinutol mula sa isang kristal na kuwarts sa isang mahigpit na tinukoy na anggulo. Nakasalalay sa anggulo ng pagputol, ang nagresultang plaka ng quartz ay magkakaiba sa mga katangian ng electromekanikal.

Malaki ang nakasalalay sa uri ng hiwa: dalas, katatagan ng temperatura, katatagan ng resonansya, at ang kawalan o pagkakaroon ng galit na mga resonant frequency. Pagkatapos, ang isang layer ng metal ay inilalapat sa plato sa magkabilang panig, na maaaring nikel, platinum, pilak o ginto, pagkatapos nito ang plate ay naayos na may mga hard wires sa base ng kaso ng quartz resonator. Ang huling hakbang - ang kaso ay hermetically tipunin.

Sa gayon, ang isang sistema ng oscillatory na may sariling dalas na resonant ay nakuha, at ang quartz resonator na nakuha sa ganitong paraan ay may sariling dalas na resonant na tinutukoy ng mga electromekanikal na mga parameter.

Ngayon, kung ang isang alternatibong boltahe ng isang naibigay na dalas ng resonant ay inilalapat sa mga metal na electrodes ng plastik, lilitaw ang isang kababalaghan ng resonance, at ang malawak ng nakakapinsalang mga oscillations ng plato ay tataas nang malaki. Sa kasong ito, ang resistensya ng resonator ay bumabawas nang malaki, iyon ay, ang proseso ay katulad ng nangyayari sa isang sunud-sunod na oscillatory circuit. Dahil sa mataas na kalidad na kadahilanan ng tulad ng isang "oscillatory circuit", ang pagkawala ng enerhiya sa panahon ng paggulo nito sa dalas ng resonant ay napapabayaan.

Sa isang katumbas na circuit: Ang C2 ay ang static na de-koryenteng kapasidad ng mga plate na may mga may hawak, L ay ang inductance, C1 ay ang capacitance, R ay ang pagtutol, na sumasalamin sa mga electromekanikal na katangian ng naka-install na plaka ng quartz. Kung tinanggal mo ang mga elemento ng pag-mount, nananatili ang isang pare-pareho na circuit ng LC.

Sa panahon ng pag-install sa isang naka-print na circuit board, ang isang quartz resonator ay hindi maiinitan, dahil ang disenyo nito ay medyo marupok, at ang sobrang pag-init ay maaaring humantong sa pagpapapangit ng mga electrodes at may-hawak, na tiyak na makakaapekto sa pagpapatakbo ng resonator sa tapos na aparato. Kung ang kuwarts ay pinainit sa 5730 ° C, ganap na mawawala ang mga katangian ng piezoelectric na ito, ngunit, sa kabutihang palad, imposible na magpainit ng isang elemento na may isang paghihinang na bakal sa ganoong temperatura.

Ang pagtatalaga ng resonator ng quartz sa diagram ay katulad ng pagtalaga ng isang kapasitor na may isang parihaba sa pagitan ng mga plato (quartz plate), at sa inskripsyon na "ZQ" o "Z".

Kadalasan ang sanhi ng pagkasira ng quartz resonator ay isang pagkahulog o isang malakas na epekto ng aparato kung saan naka-install ito, at pagkatapos ay kinakailangan upang palitan ang resonator na may bago na may parehong dalas ng resonant. Ang nasabing pinsala ay likas sa maliit na laki ng mga aparato na madaling i-drop. Gayunpaman, ayon sa mga istatistika, ang gayong pinsala sa mga resonator ng kuwarts ay napakabihirang, at mas madalas ang malfunction ng aparato ay sanhi ng ibang dahilan.

Upang suriin ang quartz resonator para sa kakayahang magamit, maaari kang mag-ipon ng isang maliit na probe na makakatulong hindi lamang upang mapatunayan ang pagpapatakbo ng resonator, ngunit makita din ang dalas ng resonant nito. Ang probe circuit ay isang pangkaraniwang circuit ng crystal oscillator na gumagamit ng isang solong transistor.

Sa pamamagitan ng pag-on sa resonator sa pagitan ng base at ng minus (posible sa pamamagitan ng isang proteksiyon na kapasitor sa kaso ng isang maikling circuit sa resonator), nananatili itong sukatin ang dalas ng dagta na may dalas na dalas. Ang circuit na ito ay angkop din para sa pre-setting ng oscillatory circuit.

Kapag naka-on ang circuit, ang isang malusog na resonator ay mag-aambag sa henerasyon ng mga oscillations, at ang isang alternatibong boltahe ay maaaring sundin sa emitter ng transistor, ang dalas ng kung saan ay tumutugma sa pangunahing resonant na dalas ng nasubok na quartz resonator.

Sa pamamagitan ng pagkonekta ng isang dalas na dalas sa output ng pagsisiyasat, masusubaybayan ng gumagamit ang dalas ng daglob na ito. Kung ang dalas ay matatag, kung ang isang bahagyang pagpainit ng resonator na may isang nakataas na paghihinang bakal ay hindi humantong sa isang malakas na pag-agos ng dalas, kung gayon ang mabuting kalagayan ng resonator. Kung walang henerasyon, o ang dalas ay lumulutang, o ito ay magiging ganap na naiiba kaysa sa nararapat para sa nasubok na sangkap, kung gayon ang pagkukulang ay mali at dapat mapalitan.

Ang probe na ito ay maginhawa para sa pre-setting ng mga oscillatory circuit, sa kasong ito kinakailangan ang kapasitor C1, bagaman maaari itong ibukod mula sa circuit kapag sinuri ang mga resonator. Ang circuit ay konektado lamang sa halip na resonator, at nagsisimula ang circuit upang makabuo ng mga oscillation sa isang katulad na paraan.

Ang sampler ay nagtipon ayon sa ibinigay na circuit ay gumagana nang kamangha-mangha sa mga frequency mula 15 hanggang 20 MHz. Para sa iba pang mga saklaw, maaari kang palaging maghanap para sa mga circuit sa Internet, dahil mayroong marami sa kanila, kapwa sa mga hiwalay na sangkap at sa isang microcircuit.

Comments

[#1 Vadim]

Para sa mas batang edad ng preschool.