Кварцевый резонатор это – Обозначение кварцевого резонатора на схеме: принцип работы и конструкция

Содержание

Кварцевый резонатор — это… Что такое Кварцевый резонатор?

Кварцевый резонатор в кристаллодержателе

Кварцевый резонатор, жарг. кварц — прибор, в котором пьезоэлектрический эффект и явление механического резонанса используются для построения высокодобротного резонансного элемента электронной схемы.

Несмотря на то, что вместо кварца часто используются и другие пьезоэлектрики, например, керамика (Керамический резонатор), прилагательное «кварцевый» является общеупотребительным для всех таких устройств[источник не указан 298 дней].

Принцип действия

На пластинку, кольцо или брусок, вырезанные из кристалла кварца определённым образом, нанесены 2 и более электродов — проводящие полоски.

Пластинка закреплена и имеет собственную резонансную частоту механических колебаний.

При подаче напряжения на электроды благодаря пьезоэлектрическому эффекту происходит изгибание, сжатие или сдвиг в зависимости от того, каким образом вырезан кусок кристалла.

Однако колеблющаяся пластинка в результате того же пьезоэлектрического эффекта создаёт во внешней цепи противо-ЭДС, что можно рассматривать как явление, эквивалентное работе катушки индуктивности в колебательном контуре.

Если частота подаваемого напряжения равна или близка к частоте собственных механических колебаний пластинки, затраты энергии на поддержание колебаний пластинки оказываются намного ниже, нежели при большом отличии частоты. Это тоже соответствует поведению колебательного контура.

Эквивалентная схема

Условное обозначение кварцевого резонатора (сверху) и его эквивалентная схема (снизу)

C0 — собственная ёмкость кристалла, образуемая кристаллодержателем и/или обкладками резонатора.

C1, L1 — эквивалентная ёмкость и индуктивность механической колебательной системы резонатора.

R1 — эквивалентное сопротивление потерь механической колебательной системы.

История

Кварцевый резонатор в герметичном стеклянном корпусе пальчикового бесцокольного исполнения Резонатор на 4 МГц в миниатюрном металлическом герметизированном корпусе HC-49/US Металлические корпуса разнообразных размеров

Пьезоэлектрический эффект был впервые открыт братьями Жаком и Пьером Кюри в 1880 г. Поль Ланжевен впервые использовал этот эффект в часовом резонаторе гидролокатора перед первой мировой войной. Первый кристальный резонатор, работающий на сегнетовой соли, был изготовлен в 1917 году и запатентован в 1918 году Александром М. Николсоном (Alexander M. Nicholson) из компании Bell Telephone Laboratories, хотя это оспаривалось Уолтером Гейтоном Кэди (Walter Guyton Cady), который изготовил кварцевый резонатор в 1921 году. Некоторые улучшения в кварцевые резонаторы вводились позже Льюисом Эссеном и Джорджом Вашингтоном Пирсом (George Washington Pierce).

Первые стабильные по частоте кварцевые резонаторы были разработаны в 1920—30-х годах. Начиная с 1926 года, кварцевые резонаторы на радиостанциях использовались в качестве задающих несущую частоту элементов. В то же время резко возросло количество компаний, начавших выпускать кварцевые резонаторы; только до 1939 года в США было выпущено более чем 100 000 ед.

Применение

Одним из самых популярных видов резонаторов являются резонаторы, применяемые в часовых схемах. Резонансная частота часовых резонаторов 32768 Гц, поделённая на 15-разрядном двоичном счётчике, даёт интервал времени в 1 секунду.

Применяются в генераторах с фиксированной частотой, где необходима высокая стабильность частоты. В частности, в опорных генераторах синтезаторов частот и в трансиверных радиостанциях для формирования DSB-сигнала на промежуточной частоте и детектирования SSB или телеграфного сигнала.

Также применяются в кварцевых полосовых фильтрах промежуточной частоты супергетеродинных приёмников. Такие фильтры могут выполняться по лестничной или дифференциальной схеме и отличаются очень высокой добротностью и стабильностью по сравнению с LC-фильтрами.

По типу корпуса кварцевые резонаторы могут быть выводные для объёмного монтажа (стандартные и цилиндрические) и для поверхностного монтажа (SMD).

Качество схемы, в которую входят кварцевые резонаторы, определяют такие параметры, как допуск по частоте (отклонение частоты), стабильность частоты, нагрузочная ёмкость, старение.

Преимущества перед другим решениями

  • Достижение намного больших значений добротности (104−106) эквивалентного колебательного контура, нежели любым другим способом.
  • Малые размеры устройства (вплоть до долей мм).
  • Большая температурная стабильность.
  • Большая долговечность.
  • Лучшая технологичность.
  • Построение качественных каскадных фильтров без необходимости их ручной настройки.

Недостатки

  • Чрезвычайно узкий диапазон подстройки частоты внешними элементами. Практически для многодиапазонных систем эта проблема решается построением синтезаторов частоты различной степени сложности.

См. также

Примечания

Ссылки

Литература

  • Смагин А. Г., Ярославский М. И. Пьезоэлектричество кварца и кварцевые резонаторы. — М.: «Энергия», 1970. — 488 с. — 6000 экз.
  • Альтшуллер Г. Б. Кварцевая стабилизация частоты. — М.: «Связь», 1974. — 272 с. — 5600 экз.
  • Андросова В. Г., Банков В. Н., Дикиджи А. Н. и др. Справочник по кварцевым резонаторам / Под ред. П. Г. Позднякова. — Связь, 1978. — 288 с. — 15 000 экз.
  • Глюкман Л. И. Пьезоэлектрические кварцевые резонаторы. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Радио и связь, 1981. — 232 с. — 10 000 экз.
  • Зеленка И. Пьезоэлектрические резонаторы на объёмных и поверхностных акустических волнах: Материалы, технология, конструкция, применение: Пер. с чешск. — М.: Мир, 1990. — 584 с. — 4050 экз. — ISBN 5-03-001086-6
  • Ладик А. И., Сташкевич А. И. Изделия электронной техники. Пьезоэлектрические и электромеханические приборы: Справочник. — М.: Радио и связь, 1993. — 104 с. — 3000 экз. — ISBN 5-256-01145-6, ISBN 5-256-00588-X

Кварцевый резонатор — Википедия. Что такое Кварцевый резонатор

Кварцевый резонатор в кристаллодержателе

Кварцевый резонатор (жарг. «кварц») — прибор, в котором пьезоэлектрический эффект и явление механического резонанса используются для построения высокодобротного резонансного элемента электронной схемы. Следует отличать кварцевый резонатор от устройств, использующих другие пьезоэлектрические материалы — например, специальную керамику (см. Керамический резонатор[en]).

Принцип действия

На пластинку, тонкий цилиндр, кольцо или брусок, вырезанные из кристалла кварца с определённой ориентацией относительно кристаллографических осей монокристалла нанесены 2 или более электродов — проводящие полоски.

Резонатор механически крепится в узлах рабочей моды колебаний, чтобы снизить потери колебательной энергии через крепление. Для данной моды колебаний кристалл имеет некоторую резонансную частоту механических колебаний, причем на этой частоте добротность механического резонатора очень высока.

При подаче напряжения на электроды благодаря пьезоэлектрическому эффекту происходит изгиб, сжатие или сдвиг в зависимости от того, каким образом вырезан кристалл относительно кристаллографических осей, конфигурации возбуждающих электродов и расположения точек крепления..

Собственные колебания кристалла в результате обратного пьезоэлектрического эффекта наводят на электродах дополнительную ЭДС и поэтому кварцевый резонатор электрически ведёт себя подобно резонансной цепи, — колебательному контуру, составленному из конденсаторов, индуктивности и резистора, причем добротность этой воображаемой электрической цепи очень велика и близка к добротности собственных механических колебаний кристалла.

Если частота подаваемого напряжения равна или близка к частоте собственных механических колебаний пластинки, затраты энергии на поддержание колебаний пластинки оказываются намного ниже, нежели при большом отличии частоты. Это тоже соответствует поведению электрического колебательного контура.

Условное обозначение кварцевого резонатора (сверху) и его эквивалентная схема (снизу)

Эквивалентная схема

C0 — собственная ёмкость кристалла, образуемая кристаллодержателем и/или обкладками резонатора;

C1, L1 — эквивалентные ёмкость и индуктивность механической колебательной системы резонатора;

R1 — эквивалентное сопротивление потерь механической колебательной системы.

История

Кварцевый резонатор в герметичном стеклянном корпусе пальчикового бесцокольного исполнения
Резонатор на 4 МГц в миниатюрном металлическом герметизированном корпусе HC-49/US Металлические корпуса разнообразных размеров

Пьезоэлектрический эффект был впервые открыт братьями Жаком и Пьером Кюри в 1880 году. Поль Ланжевен впервые практически использовал этот эффект в ультразвуковом излучателе и приемнике ультразвука в гидролокатора перед первой мировой войной.

Первый электромеханический резонатор, на основе сегнетовой соли, был изготовлен в 1917 году и запатентован в 1918 году Александром М. Николсоном (Alexander M. Nicholson) из компании Bell Telephone Laboratories, хотя его приоритет оспаривался Уолтером Гайтоном Кэди (Walter Guyton Cady), который изготовил кварцевый резонатор в 1921 году.

Некоторые улучшения в конструкцию кварцевых резонаторов предложены позже Льюисом Эссеном и Джорджем Вашингтоном Пирсом (George Washington Pierce).

Первые стабильные по частоте кварцевые резонаторы были разработаны в 1920—1930-х годах. Начиная с 1926 года, кварцевые резонаторы на радиостанциях стали использоваться в качестве элементов, задающих несущую частоту. В это же время резко возросло количество компаний, начавших выпускать кварцевые резонаторы, например, только до 1939 года в США было выпущено более чем 100 тыс. штук.

Применение

Одним из самых популярных видов резонаторов являются резонаторы, применяемые в часовых схемах и таймерах. Резонансная частота часовых резонаторов составляет 32 768 Гц; будучи поделённой на 15-разрядном двоичном счётчике, она даёт интервал времени в 1 секунду.

Применяются в генераторах с фиксированной частотой, где необходима высокая стабильность частоты. В частности, в опорных генераторах синтезаторов частот и в трансиверных радиостанциях для формирования DSB-сигнала на промежуточной частоте и детектирования SSB или телеграфного сигнала.

Также применяются в кварцевых полосовых фильтрах промежуточной частоты супергетеродинных приёмников. Такие фильтры могут выполняться по лестничной или дифференциальной схеме и отличаются очень высокой добротностью и стабильностью по сравнению с LC-фильтрами.

По типу корпуса кварцевые резонаторы могут быть выводные для объёмного монтажа (стандартные и цилиндрические) и для поверхностного монтажа (SMD).

Качество схемы, в которую входят кварцевые резонаторы, определяют такие параметры, как допуск по частоте (отклонение частоты), стабильность частоты, нагрузочная ёмкость, старение.

Преимущества

  • Достижение намного бо́льших значений добротности (10
    4
    —106) эквивалентного колебательного контура, нежели любым другим способом.
  • Малые размеры устройства (вплоть до долей миллиметра).
  • Высокая температурная стабильность.
  • Большая долговечность.
  • Лучшая технологичность.
  • Построение качественных каскадных фильтров без необходимости их ручной настройки.

Недостатки

  • Чрезвычайно узкий диапазон подстройки частоты внешними элементами. На практике для многодиапазонных систем эта проблема решается построением синтезаторов частот различной степени сложности.

См. также

Примечания

Ссылки

Литература

  • Смагин А. Г., Ярославский М. И. Пьезоэлектричество кварца и кварцевые резонаторы. — М.: «Энергия», 1970. — 488 с. — 6000 экз.
  • Альтшуллер Г. Б. Кварцевая стабилизация частоты. — М.: «Связь», 1974. — 272 с. — 5600 экз.
  • Андросова В. Г., Банков В. Н., Дикиджи А. Н. и др. Справочник по кварцевым резонаторам / Под ред. П. Г. Позднякова. — Связь, 1978. — 288 с. — 15 000 экз.
  • Глюкман Л. И. Пьезоэлектрические кварцевые резонаторы. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Радио и связь, 1981. — 232 с. — 10 000 экз.
  • Зеленка И. Пьезоэлектрические резонаторы на объёмных и поверхностных акустических волнах: Материалы, технология, конструкция, применение: Пер. с чешск. — М.: Мир, 1990. — 584 с. — 4050 экз. — ISBN 5-03-001086-6.
  • Ладик А. И., Сташкевич А. И. Изделия электронной техники. Пьезоэлектрические и электромеханические приборы: Справочник. — М.: Радио и связь, 1993. — 104 с. — 3000 экз. — ISBN 5-256-01145-6, ISBN 5-256-00588-X.

Обозначение на схеме кварцевого резонатора

Кварцевый резонатор – это радиотехнический элемент, в котором объединены два эффекта: механический резонанс и пьезоэлектричество. Данный элемент является основным в резонансных схемах, то есть в таких, где требуется точная настройка на строго определенную частоту. Это опорные (задающие) генераторы и фильтры.

Кварцевый резонатор

Кварцевый резонатор

Точность и стабильность генерации важны для нормальной работы приемопередающих устройств, часов. Но иногда даже точность кварцевых элементов недостаточна. Так, для работы системы GPS и ГЛОНАСС нужна синхронизация времени с точностью до 10-12, а это возможно только с применением атомных часов.

Принцип действия

Кварцевый резонатор, как следует из названия, представляет собой пластинку из монокристаллического кварца, который обладает пьезоэлектрическим эффектом. Вещества пьезоэлектрики обладают свойством поляризации при механическом воздействии. При сжатии пластинки из пьезоэлектрика на ней образуется разность потенциалов.

Самый распространенный пример – пьезозажигалка. Это прямой пьезоэффект. Все пьезоэлектрики обладают также и обратным пьезоэффектом: при воздействии потенциала в пьезоэлементе возникает механическое напряжение. Пьезоэффектом обладают следующие вещества:

  • Кварц;
  • Сульфат лития;
  • Сегнетова соль;
  • Цирконат-титанат свинца;
  • Титанат бария.

Кварц получил наибольшее распространение, поскольку обладает высокой прочностью, химической инертностью. Он, в отличие от некоторых пьезоэлектриков, абсолютно не взаимодействует с водой.

Кристалл кварца

Кристалл кварца

Каждое упругое тело обладает собственной частотой механического резонанса. Не исключение – кварцевая пластина. Воздействуя на нее электрическим напряжением с частотой механического резонанса, можно получить колебательную систему с ничтожно малыми затратами энергии.

Устройство резонатора

Для резонаторов используют пластинки кварца, вырезанные из монокристалла в строго определенном направлении. От выбора направления зависит характер пьезодеформации элемента и параметры колебательной системы. На плоских поверхностях пластины размещают обкладки – металлические электроды. Обкладки могут быть закреплены механическим способом или нанесены при помощи металлизации. К обкладкам крепят выводы и помещают конструкцию в герметичном корпусе.

Устройство

Устройство

Габаритные размеры резонатора во многом зависят от частоты резонанса, поскольку чем она ниже, тем больше габариты пьезоэлемента. Тщательно выбирая ориентацию распила монокристалла, в настоящее время научились выпускать кварцевые резонаторы, приспособленные для SMD монтажа.

Кварц – один из самых распространенных минералов в природе. Он часто встречается в виде кристаллов, пригодных для изготовления резонаторов, но в подавляющем большинстве случаев для этих целей нужен сверхчистый материал без признаков скрытых дефектов. Именно поэтому в промышленности используются искусственно выращенные кристаллы с заданными геометрическими размерами, которые отличаются высокой чистотой.

Достоинства и недостатки

Кварцевый резонатор обладает высокой добротностью. Простыми словами, это затраты энергии на поддержание колебаний. Они очень малы. Точность и стабильность поддержания частоты составляют до 10-6Гц. Это максимально возможное значение среди аналогичных устройств. Еще большую точность можно получить, применив термостабилизацию задающих генераторов. Среди достоинств также высокая механическая прочность, долговечность и надежность.

Основной недостаток – невозможность перестройки. Кварцевый резонатор может работать только на частоте механического резонанса и, в крайнем случае, на гармониках – кратных частотах, превышающих основную в два и более раз. Работа на гармониках используется для генерации в диапазоне выше 50МГц, поскольку толщина пластинки кварца в таком случае очень мала, и ее изготовление и эксплуатация вызывает серьезные затруднения. Использование гармоник усложняет электрическую схему, поэтому чаще применяют генерацию на основной частоте с последующим умножением.

Использование фильтров на кварцах вместо традиционных LC цепей позволяет избавиться от габаритных катушек индуктивности и упростить настройку сложных многозвеньевых фильтров, поскольку частота резонаторов регламентирована и выдерживается в строгих параметрах.

Типовые схемы

Кварц – это диэлектрик, а устройство конструкции делает его очень похожим на конденсатор, которым он, по сути, и является. В некоторых радиоустройствах при неграмотном проектировании может наблюдаться микрофонный эффект, когда при ударах возникает случайная генерация. Это связано с пьезоэлектрическим эффектом в некоторых керамических конденсаторах.

Разработано множество типовых схем включения кварцевых резонаторов в качестве частотозадающих элементов генераторов и фильтров. Все области применения основаны на эквивалентной схеме, которая представляет собой параллельный колебательный контур.

Эквивалентная схема

Эквивалентная схема

В зависимости от того, какой тип схемы используется, сигнал генератора может быть как синусоидальным, так и прямоугольным. Задающие генераторы аналоговых устройств, гетеродины, генераторы несущих частот используют исключительно синусоидальные сигналы. Для работы цифровой техники нужны генераторы прямоугольных импульсов.

Для обеспечения высокой точности установки частоты задающего генератора некоторые устройства имеют цепи термостабилизации. Для этого часть схемы вместе с кварцевым генератором помещается в герметичный теплоизолированный корпус с нагревательным элементом. Зачем нужен нагреватель? Он предназначен для того, чтобы поддерживать стабильную температуру, заведомо большую, чем у окружающей среды.

Поскольку кварцевый резонатор имеет много общего с конденсатором, их обозначение также имеет некоторое сходство. На схеме он обозначается двумя параллельными линиями, обкладками, между которыми находится прямоугольный элемент.

Условное обозначение

Условное обозначение

Разновидности

В простейшем варианте резонатор имеет вид пластинки кварца, расположенной между металлическими электродами и помещенный в герметичный корпус. Ранее корпус выполнялся разборным, и многие радиолюбители, ввиду дефицитности радиоэлементов, самостоятельно занимались подгонкой резонанса путем шлифовки кварцевой пластины.

В настоящее время подавляющее большинство элементов имеют неразборный корпус, в котором находится кварцевый элемент с металлизированными обкладками. Корпус герметичен и имеет выводы для пайки. На корпусе нанесено цифро-буквенное значение, обозначающее частоту резонанса.

Маркировка

Маркировка

Обратите внимание! Частота, указанная в килогерцах, является частотой механического резонанса. Если обозначение приведено в мегагерцах, то резонатор рассчитан на работу на гармониках основного резонанса.

Наличие отработанных типовых схем генераторов позволило размещать в одном корпусе дополнительные элементы, получая готовый модуль кварцевого генератора. Внешне генератор от резонатора отличается наличием большего количества выводов.

Генератор

Генератор

Для построения схем фильтров используются кварцевые резонаторы с несколькими обкладками. Фильтры высоких порядков содержат в одном корпусе несколько колебательных контуров. Такая конструкция позволяет достичь высоких параметров и повторяемости схем при минимальных габаритах устройств.

Полосовой фильтр

Полосовой фильтр

Фильтры даже высоких порядков, выполненные на основе кварцевых резонаторов, отличаются большими значениями добротности и меньшими искажениями фазовой характеристики.

Видео

Оцените статью:

Кварцевый резонатор Википедия

Кварцевый резонатор в кристаллодержателе по ГОСТ 2.736-68[1]

Ква́рцевый резона́тор (жарг. «кварц») — электронный прибор, в котором пьезоэлектрический эффект и явление механического резонанса используются для построения высообротного резонансного элемента электронной схемы.

Следует отличать кварцевый резонатор от устройств, использующих другие пьезоэлектрические материалы — например, специальную керамику (см. керамический резонатор[en]).

Принцип действия[ | ]

На пластинку, тонкий цилиндр, кольцо или брусок, вырезанные из кристалла кварца с определённой ориентацией относительно кристаллографических осей монокристалла нанесены 2 или более электродов — проводящие металлические полоски, выполненные напылением в вакууме или вжиганием плёнки металла на заданные поверхности кристалла.

Резонатор механически крепится в узлах рабочей моды колебаний, чтобы снизить потери колебательной энергии через крепление кристалла. Для иных мод колебаний узлы собственных колебаний расположены в иных местах кристалла и поэтому иные моды колебаний подавлены. Для рабочей моды колебаний кристалл имеет некоторую собственную резонансную частоту механических колебаний, причем на этой частоте добротность механического резонатора очень высока.

При подаче напряжения на электроды благодаря обратному пьезоэлектрическому эффекту происходит изгиб, сжатие или сдвиг в зависимости от того, каким образом вырезан кристалл относительно кристаллографических осей, конфигурации возбуждающих электродов и расположения точек крепления.

Собственные

Кварцевый резонатор [База знаний]

Принцип работы и свойства кварцевого резонатора

Теория

КОМПОНЕНТЫ
ARDUINO
ИНТЕРФЕЙСЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

Кварцевый резонатор — электронный компонент, в котором пьезоэлектрический эффект и явление механического резонанса используются для построения высокодобротного резонансного элемента электронной схемы.

Кварцевый резонатор

В современной электронике, особенно в цифровой сложно не найти электронный компонент под названием кварцевый резонатор. По своей сути, кварцевый резонатор является аналогом колебательного контура на основе ёмкости и индуктивности. Правда, кварцевый резонатор превосходит LC-контур по очень важным параметрам.

Добротность — параметр колебательной системы, определяющий ширину резонанса и характеризующий, во сколько раз запасы энергии в системе больше, чем потери энергии за время изменения фазы на 1 радиан. Обозначается символом Q (в отечественной литературе Д).
 
Добротность обратно пропорциональна скорости затухания собственных колебаний в системе. То есть, чем выше добротность колебательной системы, тем меньше потери энергии за каждый период и тем медленнее затухают колебания.

Как известно, колебательный контур характеризуется добротностью. Резонаторы на основе кварца обладают очень высокой добротностью, которая недостижима при использовании обычного колебательного LC-контура. Если добротность обычных контуров лежит в пределах 100 – 300, то для кварцевых резонаторов величина добротности достигает 105 – 107.
 
Ёмкость конденсатора довольно сильно зависит от температуры окружающей среды. У конденсаторов даже есть параметр, который называется ТКЕ (температурный коэффициент ёмкости). Он показывает насколько измениться ёмкость конденсатора при изменении температуры. Резонаторы на основе кварца обладают очень высокой температурной стабильностью. Именно благодаря высокой добротности и температурной стабильности кварцевые резонаторы применяются в радиотехнике очень активно.
 
Любой процессор или микроконтроллер работает на определённой тактовой частоте. Понятно, что для задания тактовой частоты необходим генератор. Такой генератор в качестве источника высокоточных гармонических колебаний, как правило, использует кварцевый резонатор. В тех схемах, где высокая добротность не требуется, могут применяться резонаторы на основе керамики – керамические резонаторы. Добротность резонаторов на основе пьезокерамики составляет не более 103. Их можно встретить в пультах дистанционного управления, электронных игрушках, бытовых радиоприёмниках.

 


Принцип работы

Принцип работы кварцевого резонатора целиком и полностью опирается на пьезоэлектрический эффект. Основой любого кварцевого резонатора является пластинка из кварца.
 
Кварц — это одна из разновидностей кремнезема SiO2. Для изготовления резонаторов пригоден только лишь низкотемпературный кварц, который обладает пьезоэлектрическими свойствами. В природе такой кварц встречается в виде кристаллов и бесформенной гальки.
 
Химически кварц очень устойчив и не растворяется ни в одной из кислот, за исключением плавиковой. Также кварц очень твёрдый. По шкале твёрдости он занимает 7-е место из 10.

Кристалл кварца

Кварцевый резонатор является электромеханической колебательной системой. Как известно, любая колебательная система обладает своей резонансной частотой. У кварцевого резонатора также есть своя номинальная резонансная частота. Если приложить к кварцевой пластине переменное напряжение, которое совпадает с резонансной частотой самой кварцевой пластины, то происходит резонанс частот и амплитуда колебаний резко возрастает.
 
При резонансе электрическое сопротивление резонатора уменьшается. В результате получается эквивалент последовательной колебательной системы. Поскольку потери энергии в кварцевом резонаторе очень малы, то он фактически представляет собой электрический колебательный контур с очень большой добротностью.
 
Эквивалентная электрическая схема кварцевого резонатора изображена на рисунке ниже.

Эквивалентная электрическая схема кварцевого резонатора

Здесь С0 – это постоянная (статическая) ёмкость образующаяся за счёт металлических пластин-электродов и держателя. Последовательно соединённые индуктивность L1, конденсатор С1 и активное сопротивление Rакт. отражают электромеханические свойства кварцевой пластинки. Как видим, если отбросить ёмкость монтажа и кварцедержателя С0, то получиться последовательный колебательный контур.
 
При монтаже кварцевого резонатора на печатную плату стоит позаботиться о том, чтобы не перегреть его. Эта рекомендация наверняка связана с тем, что конструкция кварцевого резонатора довольно тонкая. Температурный перегрев может вызвать деформацию кварцедержателя и пластинок-электродов. Естественно, всё это может отразиться на качестве работы резонатора в схеме.
 
Также известно, что если кварц нагреть свыше +573 °C, то он превращается в высокотемпературный кварц и лишается своих пьезоэлектрических свойств. Конечно, довести температуру кварца до такой температуры оборудованием для пайки нереально.

 


Обозначение кварцевого резонатора

На принципиальных схемах и в технической документации кварцевый резонатор обозначается наподобие конденсатора, только между пластинами добавлен прямоугольник, который символизирует пластинку кварца. Рядом с графическим изображением указывается буква Z или ZQ. Обозначение кварцевого резонатора

Как проверить кварцевый резонатор?

К сожалению, достоверно проверить кварцевый резонатор можно только заменой. Причиной неисправности кварцевого резонатора может быть сильный удар либо падение электронного прибора, в котором он был установлен. Поэтому если есть подозрение в исправности кварцевого резонатора, то его стоит заменить новым. К счастью в практике ремонта неисправность кварцевого резонатора встречается редко, конечно, есть и исключения, но они относятся к портативной электронике, которую частенько роняют.

 


Кварцевые резонаторы — это… Что такое Кварцевые резонаторы?


Кварцевые резонаторы

Обозначение пьезоэлектрического кварцевого резонатора на электрических принципиальных схемах.

Кварцевый генератор — генератор колебаний, стабилизируемый кварцевым резонатором. Обычно обладает небольшой выходной мощностью.

Характеристики

Миниатюрный 4 МГц кварцевый резонатор, закрытый в герметичный корпус HC-49.

Частота

Пассивная эквивалентная схема кварцевого резонатора.

Частота колебаний кварцевого генератора составляет от нескольких кГц до сотен МГц. Она определяется физическими размерами резонатора, упругостью и пьезоэлектрической постоянной кварца, а также тем, как вырезан резонатор из кристалла. Так как кварцевый генератор является законченным электронным компонентом, то частоту кварца (резонатора) входящего в конструктив генератора изменить нельзя[1] (поскольку она определяется конструкцией резонатора), однако частоту генератора можно очень незначительно менять изменением ёмкости специального подстроечного конденсатора. Либо использовать делители частоты. В 1997 году компания Epson Toyocom выпустила в свет серию генераторов SG8002, в конструктиве которых присутствуют блок подстроечных конденсаторов и два делителя частоты. Что позволяет получить практически любую частоту в диапазоне от 1 до 125 МГц.[2]. Однако, данное достоинство неизбежно влечёт за собой недостаток — повышенный джиттер (фазовый шум). Цитата: Генератор с внутренними цепями фазовой автоподстройки частоты необходимо с предельной осторожностью применять в схемах, содержащих внешние цепи ФАПЧ. [3]

Стабильность частоты

Колебания кварцевого генератора характеризуются высокой стабильностью частоты (10-3 ÷ 10-5%), что обусловлено высокой добротностью кварцевого резонатора (104 ÷ 105).

Принцип работы

Внешнее напряжение на кварцевой пластинке вызывает её деформацию. А она, в свою очередь, приводит к появлению зарядов на поверхности кварца (пьезоэлектрический эффект). В результате этого механические колебания кварцевой пластины сопровождаются синхронными с ними колебаниями электрического заряда на её поверхности и наоборот.

Для обеспечения связи резонатора с остальными элементами схемы непосредственно на кварц наносяттся электроды, либо кварцевая пластинка помещается между обкладками конденсатора.

Для получения высокой добротности и стабильности резонатор помещают в вакуум и поддерживают постоянной его температуру.

Использование

Кварцевые генераторы используют для измерения времени (кварцевые часы), в качестве стандартов частоты.

Часто они используются в качестве тактовых генераторов.

Примечания

  1. Существуют, однако, кустарные методики подстройки резонатора. Это целесообразно в случаях, когда желательно иметь несколько резонаторов с очень близкими параметрами. Для уменьшения частоты на кристалл кратковременно воздействуют парами йода (это увеличивает массу серебряных обкладок), для увеличения частоты обкладки резонатора шлифуют.
  2. Прошивание частоты возможно с помощью специального оборудования подключаемого и управляемого с помощью компьютора. Поскольку оборудование достаточно дорого для индивидуального использования, то как правило, этим занимаются компании торгующие электронными компонентами, например компания Электронная техника
  3. http://www.spezial.ru/article/sg8002.html

См. также

Wikimedia Foundation. 2010.

  • Квартон Эгерран
  • Кварцяный, Виталий Владимирович

Смотреть что такое «Кварцевые резонаторы» в других словарях:

  • ГОСТ Р МЭК 60122-1-2009: Резонаторы оцениваемого качества кварцевые. Часть 1. Общие технические условия — Терминология ГОСТ Р МЭК 60122 1 2009: Резонаторы оцениваемого качества кварцевые. Часть 1. Общие технические условия оригинал документа: 2.2.21 антирезонансная частота (anti resonance frequency) fa: Высшая из двух частот кварцевого резонатора в… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Кварцевый резонатор — В данной статье или разделе имеется список источников или внешних ссылок, но источники отдельных утверждений остаются неясными из за отсутствия сносок …   Википедия

  • Golledge — Тип Корпорация Год основания 1969 Расположение …   Википедия

  • Кварцевый генератор — В данной статье или разделе имеется список источников или внешних ссылок, но источники отдельных утверждений остаются неясными из за отсутствия сносок …   Википедия

  • АКУСТОЭЛЕКТРОНИКА — занимается разработкой УЗ устройств для преобразования и аналоговой матем. обработки радиосигналов. Возможность и целесообразность такого использования упругих волн обусловлены их малой скоростью по сравнению со скоростью света и разл. видами вз… …   Физическая энциклопедия

  • ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РЕЗОНАТОР — пьезоэлектрический преобразователь с ярко выраженными резонансными свойствами вблизи собств. частот колебаний механич. системы (см. также Резонанс). Представление П. р. в виде эквивалентной схемы с сосредоточенными параметрами см. на рис. 1. При… …   Физическая энциклопедия

  • Ярославский, Михаил Иосифович — Михаил Иосифович Ярославский Дата рождения: 1928 год(1928) Дата смерти: 1985 год(1985) Страна …   Википедия

  • Михаил Иосифович Ярославский — Ярославский, Михаил Иосифович (1928 1985) известний российский физик и кристаллограф. Окончил физический факультет МГУ имени М. В. Ломоносова (1950), аспирантуру института кристаллографии академии наук СССР. Ученик академика Шубникова. Член… …   Википедия

  • Михаил Ярославский — Ярославский, Михаил Иосифович (1928 1985) известний российский физик и кристаллограф. Окончил физический факультет МГУ имени М. В. Ломоносова (1950), аспирантуру института кристаллографии академии наук СССР. Ученик академика Шубникова. Член… …   Википедия

  • Ярославский, Михаил — Иосифович (1928 1985) известний российский физик и кристаллограф. Окончил физический факультет МГУ имени М. В. Ломоносова (1950), аспирантуру института кристаллографии академии наук СССР. Ученик академика Шубникова. Член колегии МэП СССР, ВАК… …   Википедия

Книги

  • Кварцевые резонаторы, А.Ф.Плонский. В книге рассматриваются вопроси применения пьезокварцевых резонаторов в радиолюбительской, практике. Приводятся краткие сведения о типах кварцевых пластин, конструкциях кварцедержателей и… Подробнее  Купить за 147 руб

КВАРЦЕВЫЙ РЕЗОНАТОР — это… Что такое КВАРЦЕВЫЙ РЕЗОНАТОР?


КВАРЦЕВЫЙ РЕЗОНАТОР

электромеханич. колебат. система, содержащая кварцевую пластину с определ. ориентацией плоскости среза. К. р. обладает большой электрич. добротностью (малыми потерями электрич. энергии) и высокой стабильностью. К. р. применяют гл. обр. в автогенераторах для стабилизации (поддержания постоянства) генерируемой частоты, в узкополосных электрич. фильтрах на частотах от неск. кГц до десятков МГц, используют для измерения времени (кварцевые часы), в стандартах частоты.

Большой энциклопедический политехнический словарь. 2004.

  • КВАРЦЕВЫЙ КАЛИБРАТОР
  • КВАРЦИТ

Смотреть что такое «КВАРЦЕВЫЙ РЕЗОНАТОР» в других словарях:

  • кварцевый резонатор — Пьезоэлектрический резонатор, основным элементом которого является кварцевый кристаллический элемент. [ГОСТ 18669 73] Тематики резонаторы пьезоэлектрические EN quartz crystal unit DE Schwingquarz FR résonateur à quartz …   Справочник технического переводчика

  • Кварцевый резонатор — В данной статье или разделе имеется список источников или внешних ссылок, но источники отдельных утверждений остаются неясными из за отсутствия сносок …   Википедия

  • кварцевый резонатор — 2.2.7 кварцевый резонатор (crystal unit): Пьезоэлектрический резонатор, смонтированный в корпус, основным элементом которого является кварцевый кристаллический элемент. Источник: ГОСТ Р МЭК 60122 1 2009: Резонаторы оцениваемого качества кварцевые …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • кварцевый резонатор — kvarcinis rezonatorius statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. quartz resonator vok. Quarzresonator, f rus. кварцевый резонатор, m pranc. résonateur à quartz, m …   Fizikos terminų žodynas

  • кварцевый резонатор, возбуждаемый на гармонике — 2.2.11 кварцевый резонатор, возбуждаемый на гармонике (overtone crystal unit): Кварцевый резонатор, предназначенный для работы на колебаниях более высокого порядка, чем самый низкий для данного вида колебаний. Источник: ГОСТ Р МЭК 60122 1 2009:… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • кварцевый резонатор, возбуждаемый на основной частоте — 2.2.10 кварцевый резонатор, возбуждаемый на основной частоте (fundamental crystal unit): Кварцевый резонатор, предназначенный для работы на колебаниях самого низкого порядка для данного вида колебаний. Источник: ГОСТ Р МЭК 60122 1 2009:… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • КВАРЦЕВЫЙ ГЕНЕРАТОР — автогенератор эл. магн. колебаний с колебат. системой, в состав к рой входит кварцевый резонатор. Предназначен для получения колебаний с высокой стабильностью частоты. Принцип построения электрич. схемы К. г. и его действия такие же, как и у… …   Физическая энциклопедия

  • кварцевый генератор, управляемый напряжением — кварцевый ГУН Высокостабильный подстраиваемый генератор, в котором в качестве частотозадающего элемента использован кварцевый резонатор. [Л.М. Невдяев. Телекоммуникационные технологии. Англо русский толковый словарь справочник. Под редакцией Ю.М …   Справочник технического переводчика

  • кварцевый генератор — Генератор переменного напряжения, стабилизирующим элементом частоты которого является кварцевый резонатор или пьезоэлемент. [ГОСТ 22866 77] Тематики кварцевые генераторы EN crystal oscillator …   Справочник технического переводчика

  • Кварцевый генератор — В данной статье или разделе имеется список источников или внешних ссылок, но источники отдельных утверждений остаются неясными из за отсутствия сносок …   Википедия

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *