Кварцевый резонатор это: Частоты кварцевых резонаторов | hardware

Содержание

Кварцевый резонатор-структура, принцип работы, как проверить

Резонатором называют систему способную на колебательные движения с максимальной амплитудой при определённых условиях. Кварцевый резонатор — пластина из кварца, обычно в форме параллелепипеда, действует так при подаче переменного тока (частота для разных пластин различна). Рабочую частоту этой детали определяет её толщина. Зависимость здесь обратная. Наибольшую частоту (не превышающую при том 50 МГц) имеют самые тонкие пластины.

В редких случаях можно добиться частоты в 200 МГц. Это допустимо только при работе на обертоне (неосновной частоте, превышающей основной показатель). Специальные фильтры способны погасить основную частоту кварцевой пластины и выделить кратную ей обертоновую.

Для работы подходят только нечётные гармоники (другое название обертонов). К тому же, при их использовании показания по частоте увеличиваются на более низких амплитудах. Обычно максимальным становится девятикратное уменьшение высоты волны. Далее засечь изменения становится затруднительно.

Кварц относится к диэлектрикам. В комбинации с парой металлических электродов он превращается в конденсатор, но его ёмкость мала и нет смысла её замерять. На схеме эта деталь отображается как кристаллический прямоугольник между пластинами конденсатора. Кварцевой пластине, как и иным упругим телам, свойственно наличие собственной резонансной частоты, зависящей от её размера. Пластины малой толщины имеют более высокую резонансную частоту. Как итог: необходимо лишь выбрать пластину с такими параметрами, при которых частота механических колебаний совпадала бы с приложенной к пластине частотой переменного напряжения. Кварцевая пластина, пригодна только при использовании переменного тока, поскольку постоянный ток может спровоцировать лишь единичное сжатие или разжатие.

В результате очевидно, что кварц является весьма простой резонансной системой (со всеми свойствами, присущими для колебательных контуров), но это вовсе не снижает качество его работы.

Кварцевый резонатор является даже более действенным. Показатель добротности у него составляет 105 — 107. Резонаторы из кварца увеличивают общий срок службы конденсатора за счёт своей температурной устойчивости, долговечности и технологичности. Удобства в применении добавляют и небольшие размеры деталей. Но самое главное достоинство — способность обеспечивать стабильную частоту.

К числу минусов относят лишь узость диапазона сонастройки имеющейся частоты с частотой внешних элементов.

В любом случае, кварцевые резонаторы весьма популярны, и используются в часах, многочисленной радиоэлектронике и иных приборах. В некоторых странах кварцевые пластины устанавливаются прямо на тротуарах, а люди продуцируют энергию просто ходя туда и обратно.

Принцип работы

Функции кварцевого резонатора обеспечиваются пьезоэлектрическим эффектом. Данное явление провоцирует возникновение электрического заряда в случае, если происходит механическая деформация некоторых типов кристаллов (из природных сюда относят кварц и турмалин). Сила заряда при этом находится в прямой зависимости от силы деформации. Это называют прямым пьезоэлектрическим эффектом. Суть обратного пьезоэлектрического эффекта заключается в том, что если на кристалл воздействовать электрическим полем, он будет деформироваться.

Проверка работоспособности

Существует несколько несложных методов проверки состояния кварца в механизме. Вот пара из них:

  1.  Чтобы достаточно точно определить состояние резонатора, потребуется подсоединить к генератору на выход осцилограф или частометр. Требуемые данные можно будет вычислить при помощи фигур Лиссажу. Однако, при подобных обстоятельствах возможно непреднамеренное возбуждение колебательных движений кварца как на обертонических, так и на основных частотах. Это может создавать неточность замеров. Такой метод может быть использован в диапазоне от 1 до 10 МГц.
  2.  Частота работы генератора зависит от кварцевого резонатора. При подаче энергии генератор продуцирует импульсы, совпадающие с частотой основного резонанса. Череда этих импульсов пропускается через конденсатор, который отсеивает постоянный компонент, оставляя только обертоны, а сами импульсы передаются аналоговому частометру. Его легко можно сконструировать из двух диодов, конденсатора, резистора и микроамперметра. В зависимости от показаний по частоте будет изменяться и напряжение на конденсаторе. Данный метод тоже не отличается точностью и может применятся только в диапазоне от 3 до 10 МГц.

В целом, достоверную проверку кварцевых резонаторов можно осуществлять только при их замене. Да и подозревать поломку резонатора в механизме стоит только в самом крайнем случае. Хотя к портативной электронике, подверженной частым падениям, это не относится.

Похожее

Навигация по записям

Как подключить кварцевый резонатор


Пьезоэлектрики

На самом деле, кварц – это один из самых распространенных минералов в земной коре. Его доля составляет около 60%! Если полупроводниковые радиокомпоненты в основном делают из кремния, то кварц тоже состоит из кремния но в связке с кислородом. Его химическая формула SiO2.

Выглядит минерал кварц примерно вот так.


минерал кварц

Ну прямо как сокровище какое-то! Но ценность этого сокровища спрятана не в самом кварце, а в том, каким свойством он обладает. И этот эффект кварца сделал революцию в прецизионной (точной) электронике для генерации высокостабильных колебаний электрического сигнала.

Еще в 19 веке два брата Кюри обнаружили интересное свойство некоторых твердых кристаллов генерировать ЭДС , деформируя эти кристаллы. Деформация – это изменение формы какого-либо тела с помощью кручения, удара, растяжения и так далее. Так вот, ударяя по таким кристаллам, они обнаружили, что те могут выдавать какое-либо кратковременное напряжение.

пьезоэффект

Но они также обнаружили еще и обратный эффект. При подаче напряжения на такие кристаллы, эти кристаллы деформировались сами. Невооруженным глазом это было практически не заметно. Такой эффект назвали пьезоэффектом, а вещества – пьезоэлектриками.

Следует заметить, что ЭДС возникает только в процессе сжатия или растяжения. Может быть вы подумали, что можно прижать такой кристалл какой-нибудь увесистой болванкой и всю жизнь получать из него энергию? Как бы не так! Кстати, радиоэлемент пьезоизлучатель тоже относится к пьезоэлектрикам, и из него можно получить ЭДС. Ниже можно рассмотреть этот случай на видео. Светодиод, подпаянный к пьезоизлучателю, зажигается при ударе самого пьезоизлучателя.

Не так давно смотрел фильм по National Geographic. Там целые пьезоэлектрические плиты устанавливали на дороге. По ним ходили люди и вырабатывали электрическую энергию, сами того не подозревая). Кстати, очень халявная, чистая и возобновляемая энергия. Ладно, что-то отвлекся… Так вот, кристаллы кварца тоже обладают пьезоэффектом и способны также вырабатывать ЭДС или деформироваться (изгибаться, изменять форму) под воздействием электрического тока.

Кварцевый резонатор

Что представляет из себя кварцевый резонатор

В настоящее время выявлены множество видов кристаллических веществ, но в электронике больше всего используют именно минералы кварца, так как он помимо того, что является пьезоэлетриком, так еще и обладает хорошей механической прочностью.

Резонатор – (от лат. resono – звучу в ответ, откликаюсь) – это система, которая способна совершать колебания с максимальной амплитудой, то есть резонировать, при воздействии внешней силы определенной частоты и формы. Получается, кварцевый резонатор в электронике, а в народе просто “кварц”, – это радиоэлемент, который способен резонировать, если на него подать переменный ток определенной частоты и формы.

Кварцевые резонаторы выглядят примерно так.


виды кварцевых резонаторов

Кварц является диэлектриком. А что будет если тонкий диэлектрик разместить между двумя металлическими пластинами? Получится конденсатор! Конденсатор получается очень маленькой емкости, так что замерить его емкость вряд ли получится. Зато не стали мудрить со схемотехническим обозначением кварца, и на схемах его показывают как прямоугольный кусочек кристалла, заключенный между двумя пластинками конденсатора.

обозначение на схеме кварцевого резонатора

Разобрав кварцевый резонатор, мы можем увидеть воочию сам кристалл кварца. Давайте вскроем кварц советского производства вот в таком корпусе.

Здесь мы видим прозрачный кристалл кварца, размещенный между двумя металлическими пластинками, к которым подпаяны выводы.


что внутри кварцевого резонатора

В маленьких кварцах типа этих


кварцевый резонатор

используются тонкие прямоугольные пластинки кварца. Физический размер и толщина кварцевой пластинки внутри кварцевого резонатора строго должна соблюдаться, так как именно ее габаритные размеры влияют на основную частоту колебаний. Здесь правило такое: чем больше толщина пластинки, тем ниже рабочая частота кварца. Поэтому, самые высокие частоты, на которые делают кварцы, составляет не более 50 МГц, так как пластинка получается очень тонкая, что создает трудности при ее изготовлении. Да и держать ее как-то надо в корпусе, не поломав. По идее, можно выжать из кварца частоту и до 200 МГц, но работать такой кварц будет на обертоне.

Обертоны кварцевого резонатора

Обертоны, или как еще их называют, моды или гармоники – это кратные частоты, выше основной частоты кварца. С помощью фильтров гасят основную частоту кварца и выделяют обертон. В кварцевом резонаторе в режиме обертонов используют нечетные обертоны. Если основная частота кварца F – это первый обертон, то его рабочие обертоны будут как 3F, 5F, 7F, 9F. Стоит также отметить, что амплитуда обертона убывает с ростом его частоты, поэтому, далее 9 обертона смысла брать уже нет, так как выделять амплитуду маленького сигнала очень проблематично.

Пример: возьмем кварц с частотой в 10 Мегагерц. Тогда мы можем возбудить его на обертонах в 30 Мегагерц (третий обертон), в 50 Мегагерц (пятый обертон), в 70 Мегагерц (седьмой обертон) и максимум в 90 Мегагерц (девятый обертон).

Чтобы хоть как-то понять, что такое обертоны, для примера послушайте основную частоту 110 Герц и ее обертоны.

Схема, которая возбуждает кварц на обертонах, сложная и не очень надежная, так как во-первых, надо “давить” главную частоту кварца и выделять обертон, а во-вторых, кварц может возбудиться в режиме случайных колебаний. На практике все-таки делают схемы с умножением главной частоты кварца, что намного проще и надежнее. Здесь также есть еще одно правило: если частота маркируется в целых числах в Килогерцах – это работа на основной гармонике, а если в Мегагерцах через запятую – это обертонная гармоника. Например: РГ-05-18000кГц – резонатор для работы на основной частоте, а РГ-05-27,465МГц – для работы на 3-ем обертоне.

Последовательный и параллельный резонанс кварца

Очень много мифов ходит по интернету именно о кварцевом резонаторе. Самый популярный миф гласит так: если подать постоянное напряжение на кварцевый резонатор, он будет выдавать переменное напряжение с частотой, которая на нем указана. Насчет “частоты, указанной на нем”, я, может быть, соглашусь, но насчет постоянного напряжения – увы. Кристалл кварца просто сожмется или разожмется). Некоторые вообще до сих пор думают, что кварц сам по себе выдает переменный ток ). Ага, прям вечный двигатель).

Для того, чтобы понять принцип работы кварцевого резонатора, надо рассмотреть его эквивалентную схему:

эквивалентная схема кварцевого резонатора

С – это собственно емкость между обкладками конденсатора. То есть если убрать кристалл кварца, то останутся две пластины и их выводы. Именно они и обладают этой емкостью.

С1 – это эквивалетная емкость самого кристалла. Ее значение несколько фемтоФарад. Фемто – это 10-15 !

L1 – это эквивалентная индуктивность кристалла.

R1 – динамическое сопротивление, при работе кварца может достигать от нескольких Ом и до нескольких КОм

Можно заметить, что С1, L1 и R1 образуют последовательный колебательный контур, который обладает своей резонансной частотой.


последовательный колебательный контур

Резонансная частота такого контура вычисляется по формуле

формула последовательного резонанса кварцевого резонатора

Но все бы хорошо, но как видите, есть еще в эквивалентной схеме кварцевого резонатора один увесистый конденсатор С, который портит всю малину.

Вся эта схема превращается в сложный параллельный колебательный контур. Резонансная частота такого контура уже будет определяться формулой


формула параллельного резонанса кварцевого резонатора

Поэтому, запомните: каждый кварцевый резонатор может возбуждаться на двух резонансных частотах. На частоте последовательного резонанса и на частоте параллельного резонанса. Если мы видим на кварце вот такую надпись


частота кварцевого резонатора

это говорит нам о том, что частота последовательного резонанса для этого кварцевого генератора составляет 8 МГц. Кварцевые резонаторы в электронике работают именно на частоте последовательного резонанса. На своей практике не припомню, чтобы кто-то возбуждал кварц для работы на частоте параллельного резонанса.

Часовой кварцевый резонатор

Чаще всего часовой кварц выглядит вот так.

“Что еще за часовой кварц?” – спросите вы. Часовой кварц – это кварц с частотой в 32 768 Герц. Почему на нем такая странная частота? Дело все в том, что 32 768 это и есть 215. Такой кварц работает в паре с 15-разрядной микросхемой-счетчиком. Это наша микросхема К176ИЕ5.

Принцип работы этой микросхемы такой: после того, как она сосчитает 32 768 импульсов, на одной из ножек она выдает импульс. Этот импульс на ножке с кварцевым резонатором на 32 768 Герц появляется ровно один раз в секунду. А как вы помните, колебание один раз в секунду – это и есть 1 Герц. То есть на этой ножке импульс будет выдаваться с частотой в 1 Герц. А раз это так, то почему бы не использовать это в часах? Отсюда и пошло название – часовой кварц.

В настоящее время в наручных часах и других мобильных гаджетах этот счетчик и кварцевый резонатор встроены в одну микросхему и обеспечивают не только счет секунд, но и целый ряд других функций, типа будильника, календаря и тд. Такие микросхемы называется RTC (Real Time Clock) или в переводе с буржуйского Часы Реального Времени.

Свойства кварцевого резонатора

Кристаллический элемент пьезоэлектрического резонатора входит в состояние резонанса, и действующие внутри него механические напряжения претерпевают наиболее резкие изменения по величине и фазе при сравнительно небольших вариациях частоты колебаний; полное электрическое сопротивление системы изменяется при этом аналогичным образом. При использовании этого явления пьезоэлектрический кристалл помещают в высокочастотное электрическое поле, например между двумя металлическими электродами, закрепляя его определенным способом (механически) так, чтобы расположение всех элементов устройства оставалось неизменным в процессе работы.


Разнообразные кварцевые резонаторы.

Механическая система, в которой закрепляется кварцевый элемент и которая несет элементы конструкции, необходимые для возбуждения кварца, носит название кристаллодержателя. Если на электроды, между которыми помещен кварцевый элемент, подается переменное электрическое напряжение, то механические напряжения и деформации в кристалле также будут переменными, и при частоте переменного электрического напряжения, равной частоте собственных механических колебаний кварца, возникает механический резонанс. При этом на гранях кварцевого элемента, а следовательно, и на электродах кристаллодержателя появляются переменные заряды, величина и фаза которых определяются комплексной амплитудой механических напряжений в кристалле. Полная таблица частот кварцевых резонаторов представлена в таблице ниже (кликабельна для увеличения).


Таблица частот кварцевых резонаторов.

Взаимодействие этих зарядов с зарядами, создаваемыми приложенным извне переменным электрическим полем, изменяет соотношение между напряжением на электродах кристаллодержателя с кварцем и током через него, причем электрическое сопротивление системы переменному току изменяется с частотой последнего.

Наличие прямого и обратного пьезоэлектрического эффекта позволяет рассматривать резонанс кварца или как явление механических колебаний упругого твердого тела, воздействующих вследствие пьезоэффекта на электрическое поле, или как явление электрических колебаний некоторой электрической цепи, эквивалентной кварцевому резонатору. Оба способа рассмотрения приводят к одинаковому результату: параметры электрической эквивалентной схемы могут быть выражены через физические константы кристалла и через электрическую связь между кварцевым элементом и держателем.

Обычно кварцевый резонатор, представляющий собой пьезоэлектрический кристалл, закрепленный в держателе, является частью некоторой внешней электрической цепи, выполняющей определенные функции в том или ином радиотехническом устройстве, предназначенном для решения конкретной технической задачи. Естественно, что только второй способ рассмотрения кварцевого резонатора может удовлетворить практическим требованиям, поэтому знание эквивалентной электрической цепи, заменяющей элемент и кристаллодержатель, ее формы и параметров является весьма важной для практики задачей. Если эквивалентная электрическая схема по своей форме, параметрам и пределам применения определена так, что она вполне строго (при указанных ограничениях) отражает явления, происходящие в колеблющемся пьезокварце, то это позволяет рассматривать теоретические вопросы кварцевого резонатора как элемента внешней электрической цепи изолированно от самого кристалла и решать технические задачи, в которых используется пьезокварц, обычными методами, применимыми к линейным электрическим цепям.

Материал в тему: все о переменном конденсаторе.

В зависимости от назначения кварцевый резонатор выполняется различными способами. При использовании в качестве резонансного колебательного контура в генераторе он должен быть рассчитан на определенную мощность рассеяния. При использовании в фильтрах и для контроля частоты радиопередающих устройств существенное значение имеет не мощность рассеяния, а минимальное затухание, малая связь с внешней цепью и т. п. Поэтому размеры кварцевых элементов, их форма, номер гармоники, а также конструкция кристаллодержателя в указанных случаях различны.

Будет интересно➡ Диодный мост – что это такое?

Для разных типов кварцевых резонаторов параметры эквивалентной электрической схемы изменяются по величине, хотя форма эквивалентной схемы остается неизменной. Наиболее просто эквивалентная схема выглядит в случае кварцевых элементов, на поверхность которых вакуумным распылением непосредственно нанесены пленки из металлов — электроды; несколько сложнее — в случае кварцевых элементов, помещаемых между электродами с зазорами, или же в случае кварцевого фильтра, имеющего по два входных и два выходных электрода.


Размеры кварцевого резонатора.

С точки зрения внешних электрических цепей, пользуясь динамическими аналогиями, кварцевый резонатор можно заменить эквивалентным электрическим колебательным контуром. При математических расчетах рассмотрение эквивалентного электрического контура (вместо находящегося в колебательном состоянии кварцевого резонатора) позволяет отвлечься от кварцевого резонатора как электромеханической колебательной системы и рассматривать его как элемент электрической цепи .

Эквивалентная электрическая схема кварцевого резонатора состоит из активного сопротивления R1, емкости С1, и индуктивности L1, включенных последовательно и зашунтированных параллельной емкостью С0. Параметры R1, С1, L1 являются основными и носят название динамических параметров пьезоэлектрического резонатора, параметр C0 — статическая емкость. Если кварцевый элемент возбуждается в кристаллодержателе с зазорами, то к его эквивалентной электрической схеме добавляется параметр С3 — емкость зазора кристаллодержателя.

Эквивалентная схема резонатора — это схема замещения электромеханической колебательной системы с одной степенью свободы эквивалентным электрическим колебательным контуром

.

Кварцевый генератор

Что такое генератор? Генератор – это по сути устройство, которое преобразует один вид энергии в другой. В электронике очень часто можно услышать словосочетание “генератор электрической энергии, генератор частоты, генератор функций ” и тд.

Кварцевый генератор представляет из себя генератор частоты и имеет в своем составе кварцевый резонатор. В основном кварцевые генераторы бывают двух видов:

те, которые могут выдавать синусоидальный сигнал

и те, которые выдают прямоугольный сигнал, который чаще всего используется в цифровой электронике.

Схема Пирса

Для того, чтобы возбудить кварц на частоте резонанса, нам надо собрать схему. Самая простая схема для возбуждения кварца – это классический генератор Пирса, который состоит всего лишь из одного полевого транзистора и небольшой обвязки из четырех радиоэлементов:

схема пирса для кварцевого резонатора

Пару слов о том как работает схема. В схеме есть положительная обратная связь и в ней начинают возникать автоколебания. Но что такое положительная обратная связь?

В школе всем вам ставили прививки на реакцию Манту, чтобы определить, если у вас тубик или нет. Через некоторое время приходили медсестры и линейкой замеряли вашу реакцию кожи на эту прививку

Когда ставили эту прививку, нельзя было чесать место укола. Но мне, тогда еще салаге, было по барабану. Как только я начинал тихонько чесать место укола, мне хотелось чесать еще больше)) И вот скорость руки, которая чесала прививку, у меня замерла на каком-то пике, потому что совершать колебания рукой у меня максимум получалось с частотой Герц в 15. Прививка набухала на пол руки)) И даже один раз меня водили сдавать кровь в подозрении на туберкулез, но как оказалось, не нашли. Оно и неудивительно ;-).

Так что это я вам тут рассказываю хохмы из жизни? Дело в том, что эта чесотка прививки самая что ни на есть положительная обратная связь. То есть пока я ее не трогал, чесать не хотелось. Но как только тихонько почесал, стало чесаться больше и я стал чесать больше, и чесаться стало еще больше и тд. Если бы на мою руку не было физический ограничений, то наверняка, место прививки уже бы стерлось до мяса. Но я мог махать рукой только с какой-то максимальной частотой. Так вот, такой же принцип и у кварцевого генератора ;-). Чуть подал импульс, и он начинает разгоняться и уже останавливается только на частоте параллельного резонанса ;-). Скажем так, “физическое ограничение”.

Первым делом нам надо подобрать катушку индуктивности. Я взял тороидальный сердечник и намотал из провода МГТФ несколько витков


тороидальная катушка индуктивности

Весь процесс контролировал с помощью LC-метра, добиваясь номинала, как на схеме – 2,5 мГн. Если не доставало, прибавлял витки, если перебарщивал номинал, то убавлял. В результате добился вот такой индуктивности.


измерение индуктивности

Транзистора у меня в загашнике не нашлось, и в местном радиомагазине его тоже не было. Поэтому, пришлось заказывать на Али. Кому интересно, брал здесь.

Его правильное название: транзистор полевой с каналом N типа.

транзистор 2n5485 Распиновка слева-направо: Сток – Исток – Затвор

Ну а дальше дело за малым. Собираем схемку:

Небольшое лирическое отступление.

Как вы видите, я пытался максимально сократить связи между радиоэлементами. Дело все в том, что все радиоэлементы имеют свои паразитные параметры. Чем длиннее их выводы, а также провода, соединяющие эти радиоэлементы в схеме, тем хуже будет работать схема, а то и вовсе “не зафурычит”. Да и вообще, схемы с кварцевым резонатором на печатных платах трассируют не просто так от балды. Здесь есть свои тонкие нюансы. Мельчайшие паразитные параметры могут испоганить весь сигнал на выходе такого генератора.

Итак, кварцевый генератор мы собрали, напряжение подали, осталось только снять сигнал с выхода нашего самопального генератора. За дело берется цифровой осциллограф OWON SDS6062

Первым делом я взял кварц на самую большую частоту, которая у меня есть: 32 768 Мегагерц. Не путайте его с часовым кварцем (о нем пойдет речь ниже).

Не, ну а что вы хотели? Хотели увидеть идеальную синусоиду? Не тут-то было. Сказались паразитные параметры плохо собранной схемы и монтажа.

Внизу в левом углу осциллограф нам показывает частоту:

Как вы видите 32,77 Мегагерц. Главное, что наш кварц живой и схемка работает!

Давайте возьмем кварц с частотой 27 МГц.

Частоту тоже более-менее показал верно.

Ну и аналогично проверяем все остальные кварцы, которые у меня есть.

Вот осциллограмма кварца на 16 МГц.

Осциллограф показал частоту ровно 16 МГц.

Здесь поставил кварц на 6 МГц.

Ровно 6 МГц!

На 4 МГц.

Все ОК.

Ну и возьмем еще советский на 1 Мегагерц. Вот так он выглядит.

Сверху написано 1000 КГц = 1МГц.

Смотрим осциллограмму.

Рабочий!

При большом желании можно даже замерять частоту китайским генератором-частотомером.


измерение частоты частотомером

400 Герц погрешность для старенького советского кварца не очень и много, хотя дело может быть даже не кварце, а в самом частотомере.

Схема Пирса для прямоугольного сигнала

Итак, вернемся к схеме Пирса. Предыдущая схема Пирса генерирует синусоидальный сигнал

Но также есть видоизмененная схема Пирса для прямоугольного сигнала

А вот и она:

схема Пирса для меандра

Номиналы некоторых радиоэлементов можно менять в достаточно широком диапазоне. Например, конденсаторы С1 и С2 могут быть в диапазоне от 10 и до 100 пФ. Тут правило такое: чем меньше частота кварца, тем меньше должна быть емкость конденсатора. Для часовых кварцев конденсаторы можно поставить номиналом в 15-18 пФ. Если кварц с частотой от 1 до 10 Мегагерц, то можно поставить 22-56 пФ. Если не хотите заморачиваться, то просто поставьте конденсаторы емкостью в 22 пФ. Точно не прогадаете.

Также небольшая фишка на заметку: меняя значение конденсатора С1 можно настраивать частоту резонанса в очень тонких пределах.

Резистор R1 можно менять от 1 и до 20 МОм, а R2 от нуля и до 100 кОм. Тут тоже есть правило: чем меньше частота кварца, тем больше значение этих резисторов и наоборот.

Максимальная частота кварца, которую можно вставить в схему, зависит от быстродействия инвертора КМОП. Я взял микросхему 74HC04. Она не слишком быстродействующая. Состоит из шести инверторов, но использовать мы будем только один инвертор.

Вот ее распиновка:

Подключив к этой схеме часовой кварц, осциллограф выдал вот такую осциллограмму:

Ну как всегда всю картинку испортили паразитные параметры монтажа. Но, обратите внимание на частоту. Осциллограф почти верно ее показал с небольшой погрешностью. Ну оно и понятно, так как главная функция осциллографа отображать сигнал, а не считать частоту)

Кстати, вам эта часть схемы ничего не напоминает?

Не эта ли часть схемы используется для тактирования микроконтроллеров?

Она самая! Просто недостающие элементы схемы уже есть в самом МК

Схема Колпитца

Это также довольно распространенная и знаменитая схема.


схема Колпитца

За основу взять схема усилителя с общим коллектором (эмиттерный повторитель). Здесь все как обычно. Резисторы R1 и R2 устанавливают рабочую точку для транзистора. Резистор RE устанавливает уровень выходного напряжения. Транзистор NPN 2N4265 может работать на частотах до 100 МГц, поэтому его и взяли. Эта схема будет работать с кварцами в диапазоне от 1 и до 5 МГц.

Готовые модули кварцевых генераторов

В настоящее время кварцевые генераторы выпускают в виде законченных модулей. Некоторые фирмы, производящие такие генераторы, достигают частотной стабильности до 10-11 от номинала! Выглядят готовые модули примерно так:


виды кварцевых генераторов

или так

Такие модули кварцевых генераторов в основном имеют 4 вывода. Вот распиновка квадратного кварцевого генератора:

распиновка кварцевого генератора

Давайте проверим один из них. На нем написано 1 МГц


кварцевый генератор на 1 МГц

Вот его вид сзади.

Подавая постоянное напряжение от 3,3 и до 5 Вольт плюсом на 8, а минусом на 4, с выхода 5 я получил чистый ровный красивый меандр с частотой, написанной на кварцевом генераторе, то бишь 1 Мегагерц, с очень небольшими выбросами.


сигнал с кварцевого генератора

Ну прям можно залюбоваться).

Да и китайский генератор-частотомер показал точную частоту.

Отсюда делаем вывод: лучше купить готовый кварцевый генератор, чем самому убивать кучу времени и нервов на наладку схемы Пирса или Колпитца. Схема Пирса будет пригодна для проверки резонаторов и для ваших различных самоделок, хотя на Алиэкспрессе встречал готовый проверяльщик кварцевых резонаторов, способный замерять частоту кварцев от 1 и до 50 МГц. Посмотреть можете по этой ссылке.

Плюсы кварцевых генераторов

Плюсы кварцевых генераторов частоты – это высокая частотная стабильность. В основном это 10-5 – 10-6 от номинала или, как часто говорят, ppm (от англ. parts per million)

— частей на миллион, то есть одна миллионная или числом 10-6. Отклонение частоты в ту или иную сторону в кварцевом генераторе в основном связано с изменением температуры окружающей среды, а также со старением кварца. При старении кварца, частота кварцевого генератора стает чуточку меньше с каждым годом примерно на 1,8х10-7 от номинала. Если, скажем, я взял кварц с частотой в 10 Мегагерц ( 10 000 000 Герц) и поставил его в схему, то за год его частота уйдет примерно на 2 Герца в минус

Думаю, вполне терпимо.

Большой выбор кварцевых резонаторов тут.

Смотрите подробное видео про кварцевый резонатор:

Параметры кварцевых резонаторов

Номинальная частота – частота Fн, указанная на маркировке или в документации на кварцевый резонатор (измеряется в МГц или кГц). Базовая частота – реальная частота резонатора Fо, измеренная в заданных условиях эксплуатации. Как правило, определяются только климатические условия, а именно базовая температура окружающей среды То, (равная 25± 2°С для резонаторов со срезом типа АТ). Рабочая частота – реальная частота резонатора F, измеренная в реальных условиях эксплуатации (климатических, механических и электрических). Обычно определен только допустимый диапазон изменения рабочей температуры.

Будет интересно➡ Что такое импульсное реле

Точность настройки частоты – максимально допустимое относительное отклонение базовой частоты резонатора от номинальной частоты. Измеряется в миллионных долях от номинальной частоты, обозначаемых как ppm (part per m illion) или 1•10 -6. В отдельных редких случаях значение этого параметра приводится в процентах. Как правило, значение точности настройки частоты кварцевого резонатора выбираются из стандартного ряда.


Параметры кварцевых резонаторов.

Температурная нестабильность частоты

Относительное отклонение рабочей частоты резонатора от базовой частоты. Может быть представлено в виде зависимости от рабочей температуры T, в соответствии с формулой для кварцевых пластин с типом среза АТ и формулой (4) для кварцевых пластин остальных типов. Долговременная нестабильность частоты (старение) – систематическое изменение базовой частоты с течением времени из-за внутренних изменений в кварцевом резонаторе. Параметр старения задается как относительное изменение базовой частоты за заданный промежуток времени. Это значение выражается в частях миллиона за год (например, 3 ppm / year ). Уход частоты под влиянием старения в максимальной степени сказывается в течение первых 30 – 60 дней эксплуатации, после чего влияние этого фактора уменьшается. Стандартный ряд относительных отклонений частоты для резонаторов общего назначения включает следующие классы точности: ±5, ±10, ±15, ±20, ±30, ±50, ±75 и ±100 ppm.

Материал в тему: устройство подстроечного резистора.

Режим работы резонатора (номер гармоники)

Режим работы резонатора – неизменяемый параметр, определяющий частоту колебания. Для кристаллов кварца может использоваться не только основная частота, но и ее нечетные гармоники – обертоны. Например, кристалл может работать на основной частоте 10 МГц, или в нечетных гармониках приблизительно 30 МГц (третий обертон), 50 МГц (пятый обертон) и 70 МГц (седьмой обертон).

Кварцевые резонаторы — Справочник химика 21


    Принцип работы кварцевого резонатора показан на рис. 7.7-13. Кварцевый резонатор, освобожденный от его оболочки, покрыт органическим слоем, поглощающим газ. Кварцевый кристалл установлен в цепи генератора в качестве элемента, задающего частоту. При осаждении газа на плоскую поверхность кристалла изменяется масса. В результате изменяется также резонансная частота. Устройство функционирует в режиме сдвига толщины. 
[c.514]

    Закон анизотропии, справедливый для всех без исключения кристаллов, гласит векторные свойства кристаллического вещества в любой точке объема в параллельных и симметричных направлениях одинаковы, в других направлениях различны. Законом анизотропии руководствуются а производстве оптических квантовых генераторов, в различных технологических процессах обработки монокристаллов полупроводников, например при резании их по определенным плоскостям, при травлении, при приготовлении так называемых р—л-переходов (см. гл. IX) и т. п. Для кварцевых резонаторов и ультразвуковых генераторов надо вырезать пластины кварца по определенным направлениям в зависимости от конкретных задач. 

[c.116]

    Пьезоэлектрический кварцевый резонатор генерирует объемные акустические волны в отличие от поверхностных акустических волн, наблюдаемых в устройстве ПАВ. [c.515]

    Для повышения стабильности частоты основной генератор должен иметь кварцевый резонатор и должен быть термостатирован вместе с измерительным генератором, чтобы колебания температуры не превышали 0,5 град. Конденсатор переменной емкости измерительного генератора для повышения точности измерений должен обладать малым температурным коэффициентом (не более 10-10 1/град) и высокой стабильностью. [c.212]

    X Ю на 1° С. Температурный коэффициент частоты (Т. К. Ч.) кварцевого резонатора зависит от температуры, поэтому при работе с генератором, стабилизированным кварцевым резонатором, необходимо подбирать такой температурный режим, при котором Т. К. Ч. минимален, этот режим подбирается индивидуальным для каждого генератора. Таким образом, для получения стабильности частоты с точностью 10  

[c.119]

    Линии задержки, представляющие собой алюминиевые пластинки, можно использовать с керамическими резонаторами, возбуждающими колебания с частотой либо 2, либо 5 МГц. Эти устройства удобны тем, что они могут работать также и при частотах, отличных от резонансной. Поэтому на установках для измерений вязкоупругих свойств можно выполнять измерения в области частот от несколько меньших 1 МГц до превышающих 7 МГц. Линии задержки с керамическими резонаторами трудно использовать на высших гармониках, однако недавно предложены аналогичные устройства, в которых применены кварцевые резонаторы, с помощью которых проводят измерения на нечетных высших гармониках [13]. 

[c.212]


    H и к о Л a e в В. Т. Микровесы с кварцевым резонатором в технологии микроэлектроники. Обзоры по электронной технике. Вып. 1(74), 4973. [c.61]

    Для того чтобы обеспечивались автоколебания, анодный контур 1—Сх настроен на частоту несколько выще резонансной частоты кварцевого резонатора. Обратная связь между цепями сетки и анода осуществляется через междуэлектродную емкость анод — управляющая сетка триода и емкость монтажа. На пониженных частотах 

[c.143]

    Типовые срезы кварцевых резонаторов [12] [c.337]

    Задающий генератор высокой частоты. Наиболее стабильным генератором является генератор, стабилизированный кварцевым резонатором. Такие генераторы обычно применяются для приборов Я. М. Р. Стабильность частоты кварцевых резонаторов, выпускаемых нашей промышленностью, порядка [c.119]

    В нашей работе был применен генератор, стабилизированный кварцевым резонатором (рис. 3), с частотой колебания 10 Мгц анодный контур Ьг настроен на третий обертон 
[c.119]

    Для исследования давления пара органических веществ разработаны также такие методы, как хроматографический и метод кварцевого резонатора [67]. [c.62]

    ГО.299.000 Термостаты подогреваемые для кварцевых резонаторов. Типы. [c.26]

    Одним из перспективных методов изучения кинетики развития атмосферной коррозии под адсорбционными пленками электролитов является предлагаемый радиочастотный метод, или метод кварцевого резонатора, применяемый, в частности, для контроля толщины пленок, осаждаемых в вакууме [7—11]. Этот метод прост в конструктивном оформлении и обладает высокой чувствительностью к определению малых изменений массы корродирующего металла. Чувствительность определения массы этим методом может быть доведена до величины порядка одного моноатомного слоя и меньше 112]. 

[c.157]

    Рассмотренные выше результаты исследований свидетельствуют, таким образом, о перспективности использования метода кварцевого резонатора для изучения кинетики развития коррозионных процессов на металлах под адсорбционными пленками электролитов. Радиочастотный метод помимо исследования коррозионных явлений под адсорбционными пленками также может найти широкое применение в областях, связанных с изучением вопросов адсорбции коррозионно-активных веществ на металлах, газового окисления при средних температурах, механизма действия ингибиторов коррозии и пр. [c.165]

    УСТРОЙСТВО для ТЕРМОМЕТРИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТЕЙ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИИ НА ОСНОВЕ ТЕРМОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ КВАРЦЕВЫХ РЕЗОНАТОРОВ [c.96]

    Одним из наиболее перспективных для использования в термометрии является пьезокварцевый термометр [5]. Так как эквивалентное сопротивление кварцевого резонатора (КР) велико, то рассеивание на нем мощности не превышает 10 вт [6]. [c.96]

    Пьезоэлектрический кварцевый резонатор называют также кварцевыыи микровесами. [c.514]

    Пьезокварцевое микровзвешивание основано на зависимости собственной частоты колебаний, распространяемых в пластине пьезокварца, от массы вещества, нанесенного на повер.ч-ность боковых граней пластины [1]. Этот метод используется при изучении многих физических и химических процессов, сопровождающихся изменением массы вещества на поверхности датчика микровесов — пластины кварцевого резонатора [2]. [c.46]

    Пьезосорбциониые влагомеры и гигрометры. Действие их основано на зависимости собственной частоты колебаний кварцевого резонатора от его массы. Кристалл кварца покрывают слоем в-ва, избирательно сорбирующего водяные пары. Изменение частоты резонатора зависит от массы поглощенной влаги и, следовательно, от концентрации влаги в атмосфере, окружающей кристалл Д/ = — кР Лт, где F-собств. частота колебаний резонатора (обычно 5-15 МГц), /с-коэф., зависящий от типа и геометрии кристалла, Дт-изменение массы кристалла (в кг). Как правило, ДF достигает неск. кГц. Для измерения относит, влажности (отношение парциального давления водяного пара к давлению насыщ. пара при одних и тех же давлении и т-ре) в пределах 0-100% в кач-ве сорбентов используют гидрофильные полимеры, в частности поликапроамид. Толщина пленки полимера, наносимой на кристалл резонатора, не превышает неск. мкм, постоянная времени при применении поликапроамида 15 с, диапазон т-р от 5 до 60 °С, погрешность неск. %. Определению мешает присутствие паров спиртов, ЫН, и др. полярных соед., сорбируемых полимером. При измерениях микроконцентраций влаги используют высокоэффективные адсорбенты, напр, силикагель. При этом ниж. предел определения концентрации влаги порядка 10 %. [c.389]


    Изменение массы и последующее изменение резонансной частоты в присутствии определяемого газа используют в механоакустических сенсорах. Наиболее важными из них являются пьезоэлектрические кварцевые резонаторы и сенсоры поверхностных акустических волн (ПАВ). [c.514]

    Применение. Чистый кварцевый песок используется для изготовления прозрачного кварцевого стекла и непрозрачного плавленого кварца. Песок разной степени чистоты идет на производство обычного стекла, растворимого стекла, фарфора, строитеАных растворов, применяется как формовочная земля в металлургии, для получения кремния. Горный хрусталь — драгоценный камень в ювелирном деле и материал для изготовления оптических инструментов. Кизельгур служит предохранительным и упаковочным материалом, обладающим хорошей поглотительной способностью. Кристаллы кварца используются в кварцевых часах, в кварцевых резонаторах для получения ультразвука. [c.324]

    Особо следует отметить схему, применяемую Арнольдом [17], которая является аналогичной схеме Мехамы [18]. В этой схеме кварцевый резонатор включается в диагональ моста, который включен на сетку лампы. Стабильность этой схемы порядка 10 . Попытка применить схему с кварцевым мостом и использовать вместо ламн полупроводниковые триоды [42, 43] тина П-403 не дала требуемых результатов из-за большого температурного ухода параметров триодов- [c.120]

    Метод Лэнгмюра основан на испарении веществасо свободной поверхности в вакуум, а в методе Кнудсена изучают скорость эффузии (истечения) струи пара из ячейки. В зависимости от способа измерения скорости испарения или скорости эффузии существуют модификации, выделяемые как отдельные методы (масс-спектрометрический, оптический, изотопного обмена, радиометрический, торсионный, кварцевой спирали, кварцевого резонатора и др.).  [c.67]

    Кварцевый резонатор. Одним из наиболее чувствительных методов определения количества испарившегося вещества является измерение массы конденсата на поверхности кварцевого кристалла. Если тонкая пленка какого-либо вещества оседает на чувствительной поверхности кристаллического кварцевого резонатора, то сдвиг основной резонансной частоты пропорционален массе осадка [145]. Это свойство кварцевого резонатора Бахман и Шин [146] использовали для измерения коэффициента конденсации золота и серебра. Янсон и Теплицкий [67] [c.100]

    Метод кварцевого резонатора применим только для слаболетучих веществ Ркомнатной температуре). Высокая степень чистоты исследуемых продуктов, необходимая для надежного и точного определения теплоты парообразования, при использовании метода кварцевого резонатора является лимитирующим условием, поскольку общее количество испаряемого или эффундирующего из камеры вещества в этом случае очень мало. [c.102]

    Методами кварцевого резонатора и массч пектрометрии определены температурные зависимости давления насыщенного пара азотистых оснований нуклеиновых кислот и их производных [192, 218, 230], для некоторых пар этих веществ определена энтальпия диссоциации в газовой фазе. Полученные авторами указанных работ величины энтальпии сублимации хорошо (с отклонениями в пределах 1-2 ккал/моль) согласуются с результатами наших определений весовыми методами Кнудсена и Лэнгмюра, а также с данными микрокалориметрических измерений. Эти исследования позволяют подойти к решению вопросов механизма межмоле-кулярного взаимодействия азотистых оснований в молекулах нуклеиновых кислот. [c.171]

    В последние годы в результате развития высокочувствительного метода микровзвешиваний на основе кварцевого резонатора [22, 23] удалось исследовать адсорбцию влаги и других компонентов воздуха на свежеобразованной и окисленной поверхности металлов [24]. Так, изотермы физической адсорбции влаги на свежеобразованной и окисленной поверхности цинка, алюминия и никеля свидетельствуют о возникновении полимолекулярных пленок воды в области относительных влажностей, превышающих 30—40%. Однако даже вблизи границы насыщения на поверхности фиксируется не более 10—12 монослоев воды (рис. 2)  [c.156]

    Методике определения малых коррозионных потерь применительно к атмосферной коррозии посвящена статья П. В. Стрекалова и Ю. Н. Михайловского, в которой описывается радиочастотный метод (метод кварцевого резонатора), позволяющий регистрировать изменение массы порядка Ю»» —10 г см , что особенно важно при регистрации начальных стадий коррозионного процесса. Приводится схема установки для исследования коррозии под адсорбционными пленками влаги. [c.6]

    Генератор на б—10 Мгц для возбуждения колебаний в кварцевой пластинке собран на трех транзисторах типа П414 и П416А по осцилляторной схеме Монтаж схемы генератора возбуждения выполнен печатным способом. Печатная плата заключена в закрытый экран из дуралюминия. На верхней торцовой стенке экрана расположены тумблер для подключения питающего напряжения и два высокочастотных разъема, один из которых служит для присоединения в схему кварцевой пластинки, находящейся в рабочей камере, а другой — для подачи выходного сигнала от кварцевого резонатора на вход измерителя частоты. В качестве последнего использован кварцевый частотомер-калибратор марки 41-5 с погрешностью измерения частоты при использовании основного кварцевого генератора, равной +5 -10 3//С за 15 суток, но не лучше +1 -10 fx dz (- — коэффициент кра гности сравниваемых частот по фигурам Лиссажу). Для повышения стабильности работы возбуждающего генератора последний был помещен в камеру водяного термостата, вода из которого одновременно используется и для температурной стабилизации кварцевой пластинки в рабочей камере с точностью Г. [c.161]

    Частота колебаний возбуждающего генератора в ЯМР-спектрометрах стабилизируется обычно с помощью кварцевых резонаторов, что, с одной стороны, обеспечивает упомянутые выше требования, но зато почти полностью исключает возможность изменения этой частоты для подбора резопапс-пых условий или для развертки спектров. Поэтому ЯМР-спектрометры снабжаются источниками одной или нескольких стабилизованных кварцами частот, а резонансные условия и развертка спектров осуществляются изменениями величины поляризующего поля. [c.110]

    Как следует из формулы (2), массовая чувствительность Ат/ Д[ тем выше, чем выше собственная частота колебаний используемой пластины и чем меньше площадь электрода. Выражение (2) хорошо подтверждается экспериментально. Например, в работе [3] проведена непосредственная гравиметрическая калибровка микровесов с кварцевым резонатором. С помощью электронных весов получено, что отношение Ат1т к изменению частоты Aflf составляет 0,991 с ошибкой 0,6%. [c.46]

    Определение сухого остатка методом пьезокварцевого взвешивания проводили следующим образом. Анализируемую жидкость микропипеткой наносили на поверхность кварцевого резонатора. Растворитель упаривали под вакуумом, при этом сухой остаток локализовался на поверхности резонатора-в виде пятна определенного размера. По изменению частоты колебаний резонатора до и после упаривания судили о массе су.хого остатка. [c.47]


Кварцевые резонаторы — Энциклопедия по машиностроению XXL

Проведенный выше анализ показывает, что под влиянием резонансной нагрузки автоколебательная система может в определенной области частот изменить свою частоту и амплитуду, вообще прекратить колебания (режим гашения) или попасть в режим скачкообразного изменения амплитуды и частоты. Поэтому при использовании резонансной нагрузки необходимо принимать меры для уменьшения ее обратного влияния на автоколебательную систему. Одним из примеров системы с резонансной нагрузкой является генератор, связанный с контуром волномера. Для правильного измерения генерируемой частоты необходимо, чтобы связь между контурами генератора и волномера была достаточно мала (режим отсоса энергии). Явления затягивания и гашений, наступающие при сильной связи, в этом случае снижают точность определения частоты. Однако явление затягивания может быть использовано для стабилизации частоты автоколебаний. Для этого в качестве дополнительного контура в систему включают контур с высокой добротностью. В радиодиапазоне обычно применяется кварцевый резонатор, а в диапазоне СВЧ — высокодобротный объемный резонатор. При малом 63 область затягивания увеличивается. В этой области значительные вариации парциальной частоты контура генератора сопровождаются малыми изменениями генерируемой частоты. На рис. 7.12 жирными линиями изображены области стабилизации частоты при затягивании.  [c.277]
ГОСТ 21712—76 содержит основные параметры кварцевых резонаторов.  [c.25]

Для жесткой фиксации по времени результатов измерений комплекс содержит систему точного времени, стабилизированную кварцевым резонатором. Частота кварцевого резонатора системы точного времени измерительного информационного комплекса выбрана из следующих соображений  [c.46]

Образование контактов в интегральных схемах. Многие технологические процессы лазерная подгонка сопротивлений [22, 177], пленочных конденсаторов, кварцевых резонаторов [80], фигурная обработка поверхности различных материалов и др.  [c.173]

Конденсаторы переменной емкости 241 Кристаллы (кварцевые резонаторы)  [c.92]

Трубчатый подстроечный поршневого типа, кварцевый диэлектрик. 75 С емкостью, зависящей от напряжения 241. Кристаллы (кварцевые резонаторы)  [c.93]

Принцип построения электрич. схемы К. г. и его действия такие же, как и у обычных генераторов электромагнитных колебаний. Параметры колебат. системы выбирают так, чтобы большая часть энергии была сосредоточена в кварцевом резонаторе. В этом случае генерируемая частота определяется гл. обр. высокостабильной собств. частотой кварцевого резонатора, к-рый является объёмной механич. колебат. системой, выполненной в виде пластины, кольца или бруска, вырезанных определённым образом из кристалла кварца. Такой пьезоэлектрический резонатор обладает очень малыми потерями энергии нри колебаниях и высокой добротностью 10 ч-10 . Кварцевый резонатор механически очень прочен, химически стоек, нечувствителен к влажности, его собств. частота мало зависит от темп-ры. Кроме того, кварцевый резонатор имеет малые размеры, что облегчает его защиту от внеш. воздействий.  [c.345]

К. г. обычно изготавливают на частоты от неск. кГц до 10—15 МГц используя более сложные схемы, получают колебания на частотах до 100 МГц. К. г. имеют относит, уход частоты для небольших промежутков времени 10 , в то время как для лучших генераторов без кварца Тщательно выполненные К. г. с кварцевым резонатором, находящимся в вакууме при пост, температуре, позволяют получать уход частоты до 10 за сутки. Мощность К. г. не превышает обычно неск. Вт.  [c.345]

Типичным примером С. ч. путём затягивания является связь генератора радиочастотных колебаний с кварцевым резонатором. Э кт С. ч. возникает при этом за счёт того, что частота генерируемых колебаний удерживается внутри резонансной кривой квар-  [c.658]

Для пайки кварца успешно используют галлиевые припои (например, при производстве пьезоэлектрических кварцевых резонаторов). При пайке галлиевыми припоями, содержащими индий, олово и медь, термообработку этих спаев следует проводить в кислородосодержащей атмосфере при температуре не менее 100 °С.  [c.286]


Из громадного числа созданных к настоящему времени ФВП первое место как по массовости и эффективности технических применений, так и по их разнообразию принадлежит, несомненно, объемным кварцевым резонаторам.  [c.444]

В простейшем случае кварцевый резонатор представляет собой конструктивно обособленную электромеханическую резонансную колебательную систему, активный (т. е. совершающий колебания) элемент которой изготовлен из монокристалла кварца [13]. Для построения систем самовозбуждения кварцевых резонаторов используют прямой и обратный пьезоэлектрический эффекты, благодаря чему указанные системы получаются весьма простыми как в конструктивном, так и в схемном отношении.  [c.444]

На базе кварцевых резонаторов созданы такие приборы, как эталоны частоты, разнообразные электрические фильтры, частотные датчики различных физических величин (температуры, давления, плотности, сил и моментов и др.).  [c.444]

Кварцевые резонаторы (КР) изготовляют на весьма широкий диапазон частот (от единиц килогерц до сотен мегагерц), для чего применяют кристаллы (пьезоэлементы) кварца, вырезанные из кристаллического моноблока (монокристалла) под различными углами относительно его кристаллофизических осей.  [c.446]

Скорость осаждения составляет 2—100 А/с, так что постоянная времени в контуре обратной связи должна быть равной долям секунды. Кроме того, желательно поддерживать стабильность скорости напыления на уровне 1 %. Это может быть достигнуто при использовании кварцевых резонаторов, хотя при этом следует опасаться дрейфа их параметров, обусловленного действием теплового излучения источников, в особенности при нанесении стоев тугоплавких металлов.  [c.420]

Для обеспечения температурной и временной стабильности рабочие пластины для кварцевых резонаторов вырезаются специальной ориентации и с высокой точностью. Ось третьего порядка в тригональных кристаллах кварца обозначается Z. Пластинки, вырезанные перпендикулярно этой оси (Z-срезы), не обладают пьезоэффектом — в матрице пьезокоэффициентов кварца (5.5) все модули в последней строке равны нулю. Условились ось X выбирать по направлению ребра шестигранного сечения кристалла (рис. 5.4), а ось У — перпендикулярно грани.  [c.138]

Достигнутые характеристики ПАВ-кварцевых резонаторов хотя и уступают показателям классических резонаторов на объемных колебаниях, но удовлетворяют большинству требований практики при массогабаритном выигрыше и лучшей технологичности.  [c.153]

Таблица 5.12. Сравнение характеристик кварцевых резонаторов
Типовые срезы кварцевых резонаторов [12]  [c.337]

В библиотеках программы PSpi e имеется несколько тысяч математических моделей элементов (диодов, биполярных и полевых транзисторов, операционных усилителей, стабилизаторов, тиристоров, компараторов, магнитных устройств с учетом насьпцения и гистерезиса, оптронов, кварцевых резонаторов, длинных линий с учетом задержек, отражений, потерь и перекрестных помех и др.) Библиотека открыта для включения моделей пользователя, имеются соответствующие инструментальные средства пополнения библиотеки. Предусмотрено взаимодействие аналоговой и цифровой частей схемы.  [c.145]

Рис. 30. Изменение частоты кварцевого резонатора (/) н электросопротивления тонкой нленкн цинка (2) в циклах сорбции и десорбции водяных паров.
Кварцевый генератор выполнен на лампе Jli (6С1П), между анодом и сеткой которой включен кварцевый резонатор КВ с частотой 2 Мгц.  [c.63]

Кварц-2 . Установка с лазером на азоте (рис. 181) предназначена для обработки монолитных кварцевых фильтров и прецизионных кварцевых резонаторов в лабораториях и цеховых условиях, а также для прецизионной обработки металлических тонких пленок. Установка работает в импульсном режиме мощность в импульсе 1000 Вт, частота следования импульсов фиксированная от 1 до 100 Гц. Схема обработки изделий контурнопроекционная. Форма маски — квадрат с размерами в плоскости  [c.316]


Выпускаются также пьезосорбционные измерители относительной влажности в пределах О. .. 100% с погрешностью 0,5. .. 2)%. Принцип действия основан на изменении резонансной частоты колебаний пьезосорбционного чувствительного элемента, который состоит из кварцевого резонатора с нанесенной пленкой сорбента, избирательно поглощающего водяные пары из анализируемого воздуха. В качестве сорбента используется полиамид. Основная частота колебаний чувствительного элемента в сухом воздухе 5 МГц.  [c.83]

Принципиальная схема прибора показана на рис. 2. Для питания индуктивного датчика высокочастотным напряжением в приборе имеется кварцевый генератор, выполненный на лампе 6Ж9П (лампа Л ). Повышенная стабильность генерируемы.х колебаний достигается применением в приборе вакуумного кварцевого резонатора с частотой 13 000 кгц. Кварцевый резонатор включен между управляющей сеткой и катодом лампы, обратная связь осуществляется за счет емкости анод — сетка лампы.  [c.451]

Отражение объёмных акустич. волн от граней кристаллов позволяет создавать пьезокристаллич. монолитные или плёночные резонаторы. Наиб, широко используются кварцевые резонаторы в диапазоне частот 0,5—30 МГц, их добротность достигает 10 . Напылением тонких эпитаксиальных пьезоэлектрич. плёнок dS, ZnO или AlN на диэлектрич. подложку создают резонаторы на частоты до 10 ГГц.  [c.53]

Б кварцевых ЬС-т еиераторах используется кварцевый резонатор, в к-ром энергия электрич. поля преобразуется в энергию механич. колеба)[ий и обратно, Электрич. кварцевый резонатор аналогичен колебат. контуру с высокой добротностью до десятков млн. и слабой зависимостью резонапсион частоты от темп-ры и др. факторов. Это позволяет добиться высокой стабильности генерируемой частоты.  [c.432]

П. р. широко используются в радиотехнике, электронике, электроакустике и др. в качестве фильтров, резонаторов в задающих генераторах, резонансных пьезопреобразователей и пьезотрансформаторов. Пьезоэлектриком в П. р. служит кристалл кварца или пьезо-керамика с малыми потерями. Кварцевые резонаторы применяются в качестве резонансных контуров генераторов злектрич. ВЧ-колебаний. Высокая добротность (10 — 10 ) кварцевого резонатора определяет малый уход частоты генератора от её номинального значения 1(10 — Ю )%] при изменении окружающей темп-ры, давления и влажности. Разработаны микроминиатюрные кварцевые резонаторы на частоты колебаний 30 кГц — 8,4 МГц, нашедшие применение в электронных часах, системах электронного зажигания двигателей внутр. сгорания и др. П. р. на основе кварца используются в акустоэлектронных устройствах фильтрации и обработки сигналов монолитных ньезо-электрич. фильтрах, а также фильтрах и резонаторах на поверхностных акустических волнах (ПАВ). Оси. достоинство резонаторов на ПАВ — возможность использования в устройствах стабилизации частоты и узкополосной фильтрации в диапазоне частот 100— 1500 МГц. Пьезоэлектрич. фильтры из пьезокерамики, как правила, многозвенные, изготавливают на частоты 1 кГц — 10 МГц. При этом на частотах до 3,5 кГц используют биморфные пьезоэлементы, когда П. р. совершает резонансные колебания изгиба по грани в  [c.192]

Из краткого перечисления видно, что многообразие вибрационных приборов чрезвычайно велико. Сведения об этих приборах можно найти в многочисленных научно-технических публикациях, часть из которых указана в списке литературы. Р1аиболее перспективные и широко распространенные из вибрационных приборов имеют в основе своей конструкции кварцевые резонаторы.  [c.445]

Современные конструкции кварцевых резонаторов (КР) обеспечивают суточную нестабильность частоты до 10″ и, будучи устройствами малой мощности, наилучшим образом подходят для микроминиатюризации. Поэтому в настоящее время интенсивно ведутся работы по созданию КР малых габаритных размеров, способных функционировать в жестких эксплуатационных условиях. Современный уровень развития пьезо-кварисвой техники позволяет изготовлять прецизионные КР с нестабильностью до 10 11 за сутки, что близко к теоретическому пределу, обусловленному электрофизическими свойствами кварца.  [c.445]

УЗРО используют для обработки таких материалов, как германий, кварц, керамика, рубин, сапфир, стекло, титанат бария, фарфор, ферриты, турмалин, ситалл и других, из кото-рьп4 изготовляют детали полупроводниковых и оптических приборов, кварцевые резонаторы, фильтры, изоляторы, различные платы, корпуса, излучатели, детали счетно-решающих машин и запоминающих устройств. Кроме того, этот метод используют для изготовления пресс-форм, вырубных, вытяжных штампов, фильер, волок и фасонных резцов в сочетании с электроэрозионной и ультразвуковой электрохимической обработкой.  [c.743]

При термическом напылении источником атомного пучка является пар, находящийся в равновесии с нагреваемым объектом. Энергия атомов у поверхности подложки по порядку величины равна температуре источника, т. е, 4000 К (около 0,36 эВ). Поскольку давление собственного пара зависит от температуры, то мощность, подводимую к источнику, нужно строго контролировать, если требуется выдерживать постоянную скорость осаждения. Система контроля скорости осаждения содержит обычно кварцевый резонатор или ионизационный монометр, включенный в контур обратной связи. Эти датчики непрерывно управляют концентрацией испаряемых веществ и обычно используются в стационарной по отношению к источнику и подложке геометрии.  [c.419]

ГЛУЗ-0,25-40 ПМС-0,25-40 или ППЭ-0,25-40 125 X 160 25 деталей. Вырезание пластин кварцевых резонаторов, германиевых и, кремниевых деталей для диодов и триодов  [c.419]

Применение диэлектрических преобразователей в радиоэлекг-ронике начинается с изобретения П. Ланжевеном сонара (гидролокатора) в 1916 г. и У. Кэди пьезоэлектрического кварцевого резонатора в 1920 г. За ними последовали изучение И. В. Курчатовым (1928—1932 гг.) первых сегнетоэлектриков, открытие Б. М. Вулом (1945 г.) сегнетоэлектрических свойств титаната бария, а также бурное развитие с 60-х годов твердотельных лазеров и нелинейной оптики после пионерских работ А. М. Прохорова и  [c.3]



Quartz Crystal — обзор

9.2 Кварцевые генераторы

Кварцевые генераторы имеют долгую историю, связанную с процессами испарения. Используемые датчики легко адаптировались к сверхвысокому вакууму, и в настоящее время они широко используются для контроля и управления потоком в системах МЛЭ на основе электронно-лучевого испарителя, а иногда и в других приложениях МЛЭ.

Работа основана на измерении изменения частоты колебаний режима сдвига плосковогнутой кварцевой пластины по мере того, как она заполняется отложениями. [180] Рассмотрение кристалла как одномерного композитного резонатора из кварца и осадка приводит к выражению, связывающему толщину осадка, d, с частотой колебаний через:

Ур. (5) d = A × Po × tan −1 [B × tan (3.142) (1 − P/P o )]

, где ρ и p o – периоды колебаний нагруженный и ненагруженный кристалл соответственно, A и B являются параметрами, зависящими от осадка, связанными с плотностью и акустическим импедансом кварца и материала осадка.Кварцевые генераторы измеряют общую толщину осажденного материала и определяют скорость путем дифференцирования; они не являются настоящими регуляторами расхода и поэтому более подвержены шуму.

Из приведенного выше уравнения можно установить зависимость материала от чувствительности. Например, если предположить, что типичная частота ненагруженного кристалла составляет 6 МГц, и ввести соответствующие параметры материала, чувствительность для Si, Mo и Pt составит 0,44, 0,1 и 0,05 Å Гц 1 соответственно. Чувствительность возрастает, прежде всего, с увеличением плотности осаждаемого материала.По мере нагружения кристалла чувствительность снижается, например, до 0,53 À Гц –1 для Si на частоте 5 МГц. Становятся доступными усовершенствования в чувствительности, поскольку более сложные методы подсчета обеспечивают разрешение измерения лучше, чем изменения частоты в 1 Гц. [181]

Кажущаяся чувствительность детектора в первую очередь определяется относительным расстоянием сенсора и подложки от источника. Этот параметр, инструментальный коэффициент , , можно установить приблизительно, измерив это отношение, и точно настроить путем сравнения ожидаемой и измеренной толщины пленок.Достижение высокой кажущейся чувствительности за счет близкого расположения источника и датчика может быть затруднено другими факторами. Во-первых, параметры материала и, следовательно, частота колебаний сильно чувствительны к температуре. Поэтому кристаллы устанавливаются в узлах с водяным охлаждением, которые могут быть заключены в отражающие корпуса с небольшим отверстием в центре поверхности кристалла, подвергающимся воздействию флюса. Никакого снижения чувствительности или работы не происходит в результате ограничения области осаждения на кристалл, если используются плосковыпуклые кристаллы. [182] Второй компромисс в отношении увеличения кажущейся чувствительности заключается в том, что общая измеряемая толщина уменьшается с уменьшением расстояния от источника (как 1/D 2 ) из-за возможной перегрузки кристалла. Перегрузка может произойти либо из-за прекращения колебаний, либо из-за того, что изменение частоты превысило разрешенное приведенным выше уравнением. Предел толщины перегрузки сильно различается между материалами, но особенно ограничен в случае Si (отказ происходит всего через несколько микрон по сравнению со временем жизни заряда, превышающим 80 мкм).Обеспечение избыточности за счет включения двух или более кристаллов или блокировки нагрузки в данном случае имеет ограниченное значение из-за трудностей замены кристаллов во время процесса. С другой стороны, этот подход чрезвычайно эффективен для многих металлов (Mo, Cu, Pt, Al и др.), поскольку время жизни кристалла значительно лучше связано со временем жизни источника, а в некоторых случаях даже превышает его.

Контроллеры кварцевого резонатора также обеспечивают сложный контроль над скоростью напыления, толщиной наплавки, циклами нагрева и охлаждения электронно-лучевого испарителя, работой затвора и программированием нескольких пленок.Однако для приложений MBE эти функции управления технологическим процессом обычно обеспечиваются управляющим компьютером.

Все, что вам нужно знать о кварцевом генераторе

Часы с кварцевым механизмом

составляют большую часть нашей жизни, но большинство из нас даже не знает, из чего они сделаны и как они работают.

Если вы один из тех, кто хочет это выяснить, вам повезло. Кварцевые часы питаются от так называемого кварцевого генератора, который столь же впечатляет, сколь и сложен.

К счастью, мы знаем, как разложить его по полочкам и помочь вам понять все, от чего тикают ваши часы. Довольно скоро вы могли бы стать собственным мастером-часовщиком.

Все о кварце

Важно отметить, что кварц является вторым по распространенности минералом на Земле. Это хорошо, потому что материал легко найти и он доступен каждому.

Генераторы на кварцевом кристалле могут функционировать в значительной степени благодаря так называемому пьезоэлектрическому эффекту.

По сути, это когда материал приобретает электрический заряд при сжатии или напряжении. Эта способность работает только с кристаллическими элементами, поэтому кварц — единственный выход.

Технически мы могли бы использовать любой кристалл, чтобы сделать эту работу, но благодаря доступности дешевого кварца нам не нужно беспокоиться о том, чтобы заплатить вместо этого что-то вроде алмазного генератора (хотя это должно быть довольно круто).

Кварцевый осциллятор

Осциллятор устроен довольно просто.

Во-первых, кварцевый кристалл измельчается до определенного размера и формы, чтобы его можно было поместить в часы и чтобы они могли создавать ток, подходящий для запуска генератора.

Две металлические пластины помещаются по обе стороны от кварцевого кристалла для подключения к электрическому току.

В этом положении кристалл кварца подвергается напряжению, производя вибрации, которые позже превращаются в электрический ток. Эти энергии создают мощность, необходимую для запуска генератора.

Определенно помогает то, что схема кварцевого генератора рассчитана на долгий срок службы.

Кристалл кварца удивителен не только потому, что он дешев и широко распространен, но и потому, что он также может производить необходимый ток, используя для этого очень мало энергии.

Quartz измеряет гораздо меньшую потерю энергии по сравнению с обычными электронными токами, поэтому сам осциллятор имеет довольно долгий срок службы из-за этого.

В целом, кварцевые генераторы широко распространены, доступны по цене, точны и долговечны — и именно поэтому они так важны в нашей жизни сегодня.

На ступеньку выше остальных

Когда дело доходит до часовой механики, мы лучшие в своем деле.

Мы продаем все виды оборудования, в том числе кристаллы кварца, генераторы часов и множество других вещей, которые вы могли бы использовать для ремонта своих часов или часов.

Не убежден? Давайте проявим себя. Мы предоставляем бесплатные образцы нашей продукции, а также бесплатную доставку, так что вы можете попробовать нас без какого-либо риска.

Если у вас есть какие-либо вопросы о товарах, которые мы продаем, или если вам нужна цитата, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам.Мы обязательно удовлетворим ваши потребности как можно быстрее.

Мы с нетерпением ждем вашего ответа.

Есть ли преимущества использования МЭМС по сравнению с кварцевыми резонаторами?

Мы часто получаем этот вопрос от клиентов, и на него стоит обратить внимание. В течение почти 20 лет генераторы на основе МЭМС-резонаторов существовали среди обещаний стать жизнеспособной и прорывной заменой генераторов на основе кварца. Более дюжины компаний начали разработку МЭМС-резонаторов за эти годы, и только одна компания успешно выжила в качестве основного поставщика за этот период.

Есть много утверждений об улучшенной чувствительности к вибрации, снижении производственных затрат и повышении надежности при использовании резонатора MEMS. Однако, как только вы начинаете изучать эти области, данные иногда не отражают реальных условий. Например, средняя наработка на отказ (MTBF) в 130 000 лет для устройств на основе МЭМС по сравнению с 30 000 лет для решений на основе кварца не должна вызывать серьезного беспокойства у любого проектировщика. Но когда это представлено как улучшение 4 к 1 за время между отказами, это создает другое впечатление в сознании проектировщика, не добавляя никакого реального преимущества в долговременную надежность детали.Разработчики рассматривают 30 000 лет как приемлемый уровень MTBF, что делает это утверждение спорным.

Одной из ключевых особенностей резонаторов MEMS является чувствительность к вибрации (иногда называемая гравитационной чувствительностью или фазовым сдвигом, вызванным вибрацией). Это было признано примерно в 2001 году и позиционировалось как ключевая разрушительная особенность резонатора. Однако, как только мы начнем рассматривать данные, будет справедливо задаться вопросом, есть ли какие-то реальные преимущества. Рассмотрим следующее:

  • Типовой диапазон вибрации указан от субгерцовых уровней до 2 кГц
    • Уровни плотности вибрации прекращаются или резко падают выше 2 кГц в большинстве приложений
  • Фазовый джиттер обычно имеет диапазон интегрирования 12 кГц и 20 МГц на основе измерения фазового шума.
    • Этот диапазон в шесть раз превышает максимальный уровень вибрации, который указал бы любой покупатель
  • Единицами измерения чувствительности к вибрации являются миллиардные доли на г вибрации (млрд/млрд/г).
    • Чувствительность к вибрации МЭМС варьируется от 0.01 ppg/g до 1 ppb/g в зависимости от ориентации резонатора
    • Чувствительность к вибрации кварца варьируется от 0,1 ppb/g до 1 ppb/g в зависимости от ориентации резонатора
    • Производители кварца за последние 20 лет значительно улучшили чувствительность к вибрации до уровней МЭМС
  • Изменения в размере заготовки, более частое применение и повышенная точность выравнивания заготовки являются основными улучшениями 
  • Эти изменения значительно улучшили чувствительность к вибрации и ударам в генераторах на основе кварца.
    • Программируемые генераторы тактовых импульсов серии Renesas ProXO XF и XP используют эти усовершенствования кварцевого процесса для достижения низкого уровня чувствительности к ударам и вибрации
  • Фазовый сдвиг, вызванный вибрацией (повышенный уровень фазового шума), не зависит от температуры и фазового шума, вызванного сетью.
    • Шум, вызванный вибрацией, представляет собой среднеквадратичную добавку к шуму, вызванному температурой и сетью
    • До тех пор, пока уровень шума, вызванного вибрацией, не будет равен или выше уровня шума, вызванного температурой и сетевым шумом, шум, вызванный вибрацией, можно не учитывать

Если мы посмотрим на типичные уровни фазового шума генератора на основе МЭМС и генератора на основе кварца на 156.25 МГц при уровне вибрации 10 gs видим:

  • В статических условиях кварцевый генератор обычно имеет уровень шума на 40 дБ меньше, чем его аналог MEMS
  • При высоком уровне непрерывной вибрации виброчувствительность генератора на основе кварца равна уровням статической вибрации генератора на основе МЭМС.
    • Поскольку статический и динамический уровни для генератора на основе МЭМ практически равны, уровень фазового шума в этом диапазоне увеличивается очень незначительно

Когда непрерывная вибрация силой 10 g возникает в диапазоне вибраций от 10 Гц до 2 кГц, уровни фазового шума кварцевых и МЭМС-генераторов равны.Но непрерывный уровень вибрации 10 г в этом диапазоне частот приведет к снижению долговременной надежности и поломке продукта из-за увеличения веса печатной платы и других более крупных и тяжелых компонентов внутри системы. Предполагая, что 10 gs будет иметь место только в небольшом проценте случаев, генератор на основе кварца будет иметь более низкие характеристики фазового шума, что делает его лучшим решением для реальных условий.

В учебном пособии Джона Вига по кварцевым резонаторам и генераторам (июль 2016 г.) он подробно описывает эффект чувствительности к вибрации.Из его руководства мы можем использовать следующее, чтобы посмотреть на эффект чувствительности к вибрации (Слайд 167, раздел 4-73)

С учетом рассмотренных здесь данных мы видим, что нет никаких реальных преимуществ использования резонаторного генератора MEMS по сравнению с более распространенным и стабильным генератором на основе кварца. Таким образом, несколько лет назад компания Renesas исключила этот продукт из нашего портфолио и по-прежнему сосредоточилась на кварцевых резонаторах и совершенствовании предлагаемых нами устройств со встроенными резонаторами, включая новое семейство программируемых тактовых генераторов ProXO.

Пожалуйста, посетите renesas.com/xo для получения дополнительной информации о наших кварцевых генераторах с ФАПЧ, включая высокопроизводительную серию ProXO, включающую семейства XF и XP.

Ресурсы
Джон Виг, Кварцевые резонаторы и генераторы , 2016 https://ieee-uffc.org/download/quartz-crystal-resonators-and-oscillators-for-frequency-control-and-timing-applications -a-tutorial-2/

Физический принцип кварцевого генератора

Время выхода: 27 марта 2020 г. Просмотр раз: 2588 раз

Структура кварцевого генератора очень проста.Его ядро ​​представляет собой кусок кристалла кварца. Кварц в природе находится в гексагональном состоянии. Если кристалл нарезать на срезы в соответствии с определенной ориентацией, это кварцевая пластина. Нанесите тонкий слой серебра на обе стороны чипа, а затем припаяйте два вывода. Помещенный в металлический или стеклянный корпус, он становится генератором на кварцевом кристалле.

Кварц — изолятор с посеребренными электродами с обеих сторон. Это типичный конденсатор с параллельными пластинами, когда кристалл не работает. Его емкость невелика, обычно от нескольких пф до десятков пф.Т

Кристалл кварца имеет очень замечательную характеристику: когда к пластине прикладывается механическая сила, генерируется электрическое поле в соответствующем направлении пластины; в свою очередь, электрическое поле прикладывается между двумя электродами кварцевой пластины, и пластина механически деформируется. Это физическое явление называется пьезоэлектрическим эффектом. Теперь подайте переменное напряжение на два полюса кварцевой пластины, и оно вызовет механическую вибрацию.Механическая вибрация вызовет переменное электрическое поле на пластине. Просто амплитуда этой механической вибрации и изменение переменного электрического поля очень малы. Амплитуда будет резко увеличиваться только тогда, когда частота приложенного переменного напряжения будет равна определенной частоте. Это явление называется пьезоэлектрическим резонансом. Конкретная частота называется собственной частотой или резонансной частотой кварцевого кристалла. Собственная частота определяется размером пластины и углом резки.

Кварцевый осциллятор имеет довольно стабильную частоту колебаний, поскольку на фиксированную частоту кварцевого кристалла мало влияют изменения температуры. Этот эффект связан с тем, как кристалл кварца разрезается на тонкие пластины. Параметры собственной частоты кристаллов кварца в основном зависят от толщины среза и обратно пропорциональны толщине.


Приведу простой пример: наши ежедневные кварцевые часы используют кварцевый резонатор с частотой 32,768 кГц, а погрешность времени хода составляет от 0.5 секунд и 1 секунду, а суточная погрешность механических часов может превышать 30 секунд. Под влиянием температуры ход механических часов меняется в зависимости от колебаний температуры.

В радиолокации, навигации, глобальной спутниковой системе позиционирования (GPS) и других областях стабильность сигнала определяет точность времени измерения. Кроме того, он определяет точность и точность пеленга цели и расстояния до цели. Ошибка синхронизации в 1 микросекунду вызовет ошибку позиционирования около 150 метров.Поэтому стабильность частоты используемого кварцевого генератора очень высока.

Кварцевый кристалл и кварцевый осциллятор

Suntan — гонконгский производитель кварцевых кристаллов и кварцевых генераторов. Включая кварцевые генераторы и кварцевые кристаллы в различных типах корпусов. Кварц — это пьезоэлектрический материал, который движется в электрическом поле. Кристалл кварца представляет собой вибрирующий кусок кварца. Кристаллы кварца доступны во множестве форм и размеров и могут широко варьироваться в технических характеристиках.Пожалуйста, обратитесь к приведенному ниже списку продуктов кварцевого кристалла и кварцевого генератора.

Изображения кварцевого кристалла и кварцевого генератора

Список кварцевых резонаторов и кварцевых генераторов

  1. TSQ-HC49S Кварцевый кристалл TSQ-HC49S
  2. TSQ-HC49U Кварцевый кристалл TSQ-HC49U
  3. TSQ-HC49SMD Кварцевый кристалл TSQ-HC49SMD
  4. TSQ-1612SMD Кварцевый кристалл TSQ-1612SMD
  5. TSQ-2016SMD Кварцевый кристалл TSQ-2016SMD
  6. TSQ-2520SMD Кварцевый кристалл TSQ-2520SMD
  7. TSQ-3225SMD Кварцевый кристалл TSQ-3225SMD
  8. TSQ-5032SMD Кварцевый кристалл TSQ-5032SMD
  9. TSQ-OSC2520 Кварцевый осциллятор TSQ-OSC2520
  10. TSQ-OSC3225 Кварцевый осциллятор TSQ-OSC3225
  11. TSQ-OSC5032 Кварцевый осциллятор TSQ-OSC5032
  12. TSQ-OSC7050 Кварцевый осциллятор TSQ-OSC7050
  13. TSQ-3215SMD Камертон Кварцевый кристалл в стандартной упаковке TSQ-3215SMD
  14. TSQ-7015SMD Кристалл кварца 32.Стандарт 768 кГц TSQ-7015SMD
  15. TSQ-2060DIP Хрустальный камертон TSQ-2060DIP
  16. TSQ-3080DIP Хрустальный камертон TSQ-3080DIP
Особенности кварцевого кристалла

и кварцевого генератора

  1. Низкая стоимость
  2. Широкий диапазон частот
  3. Хорошая устойчивость к старению и температуре
  4. PB — бесплатно и соответствует требованиям ROHS
  5. Металлические модели
  6. Доступны жесткие допуски / стабильность

Знание кварцевого кристалла и кварцевого генератора

Кристаллы кварца

широко используются в современных электронных схемах в качестве высококачественных настраиваемых схем или резонаторов.Такие как GPS, мобильные телефоны, потребительские товары, компьютеры, бурение нефтяных скважин и другие высоконадежные приложения. элемент синхронизации в цифровых часах, а также их более традиционные применения в радиочастотных приложениях, где они могут использоваться в качестве резонаторов в высокостабильных кварцевых генераторах высокоэффективных кварцевых фильтров.

Как следует из названия, кварцевые резонаторы изготавливаются из кварца, естественной формы кремния, хотя большая часть того, что используется в электронике, в наши дни производится синтетическим путем. Компоненты полагаются на замечательные свойства кварца в своей работе. При помещении в электронную схему кристалл действует как настроенная схема. Однако он имеет исключительно высокую добротность. Обычные LC-схемы могут иметь значения в несколько сотен, если они тщательно спроектированы и изготовлены, но кварцевые кристаллы имеют значения до 100 000.Помимо добротности кристаллы обладают рядом других преимуществ. Их стабильность удивительно хороша по отношению к температуре и времени. На самом деле для большинства кристаллов эти цифры указаны, и обычно они могут составлять 5 частей на миллион (частей на миллион) в год для старения и 30 частей на миллион в диапазоне температур от 0 до 60 градусов Цельсия.

Обзор кварцевого кристалла

и кварцевого генератора

Кварцевые резонаторы широко используются в электронной промышленности.Их можно использовать в кварцевых генераторах и кварцевых фильтрах, где они обеспечивают исключительно высокий уровень производительности. В дополнение к этому недорогие элементы с более низкими допусками широко используются в кварцевых генераторах для часов на плате микропроцессора, где они используются в качестве дешевых элементов резонатора. Независимо от того, где он используется, кварцевый резонатор обеспечивает исключительно высокий уровень производительности по стоимости его производства.

Кристаллы кварца, используемые в радио- и электронных схемах, являются прецизионными электронными компонентами, и при их покупке необходимо иметь возможность точно их указать.Обычно спецификация кристалла включает несколько элементов, многие из которых относятся к кристаллам кварца и не используются широко в других радиоприложениях. Также есть ряд элементов спецификации кристалла, которые могут быть установлены производителем для данного диапазона кристаллов, и при заказе компонента необходимо знать о них.

Понимание кристаллов кварца и генераторов

Кварц, уникальный по своим химическим, электрическим, механическим и термическим свойствам, используется в качестве элемента управления частотой в приложениях, где стабильность частоты является абсолютной необходимостью.Без передачи, управляемой кристаллом, радио и телевидение в их нынешнем виде были бы невозможны. Кристаллы кварца позволяют располагать отдельные каналы в системах связи ближе друг к другу, чтобы лучше использовать один из самых ценных ресурсов — беспроводную полосу пропускания. В этой книге описываются особенности искусства проектирования кварцевых генераторов, в том числе способы определения и выбора кварцевых генераторов. Помимо представления различных разновидностей кварцевых генераторов, этот ресурс также предоставляет полезные модели MathCad и Genesys.

Кристаллы кварца — Введение. Мать-природа впервые использовала кварц. Братья Кюри. Пьезоэлектричество. Кварц. Левосторонний и правосторонний кварц. Кварц анизотропен. Хронология кварцевых кристаллов и осцилляторов. Важные определения. Стабильность частоты в перспективе. Растущий кварц. Развернутый кварц. Кристалл родился. Внутри Кристаллического Блока. Герметизация кристаллического блока. Тестирование на влажность. Механическая эквивалентная модель кристаллического резонатора. Электрическая эквивалентная схема кристаллического резонатора.Вывод уравнений эквивалентной цепи. Последовательно-резонансные и параллельно-резонансные генераторы. Емкость нагрузки. Кристаллы фундаментального режима. Кристаллы обертонового режима. Ложные режимы. Расширенная модель эквивалентной схемы кварцевого резонатора. Идеальный фазовый угол кварцевого резонатора. Вытягивание частоты кристалла за счет изменения емкости нагрузки. Расстояние от нуля до полюса. Чувствительность обрезки. Важные безразмерные величины. Сопротивление кристалла над резонансом серии (ESR).; Характеристики кварцевого кристалла — Введение.Определение кривой зависимости частоты от температуры. Огранка кристаллов кварца. Температурные характеристики AT Cut, BT Cut и SC Cut. Толщина и частота кварца. Вафли (Заготовки). Частотно-температурные кривые Бехмана. AT Cut против SC Cut. SC-Cut B-режим. Температурная характеристика. Вибрационные смещения АТ по сравнению с СК разрезами. Уровень привода. Уровень привода. Зависимость (DLD) или уровень привода. Чувствительность (ДЛС). Старение. Как уровень драйва влияет на старение. Провалы активности. Феномен сонных кристаллов. Указание кристаллов.Меры предосторожности при обращении с блоком кристаллов. Шаблон спецификации кристалла.; Расширенные темы кварцевого резонатора — введение. Мерцающий шум. Введение в флуктуацию. Уравнения. Модель мерцающего шума кварцевого резонатора. Чувствительность уровня возбуждения кварцевого резонатора. Q резонатора и 1/f шум по сравнению с уровнем возбуждения. Влияние ускорения на кварцевые резонаторы. Тестирование зависимостей уровня диска.; Резонаторы и генераторы MEMS — Введение. Немного терминологии МЭМС. МЭМС-резонаторы. Генераторы MEMS против кварцевых генераторов.; Выбор правильного кристалла для приложения — Введение. Выбор правильного кристалла для недорогих ЧАСОВ. Выбор правильного кристалла для VCXO. Выбор правильного кристалла для TCXO. Указание кристалла для приложения OCXO.; Теория осцилляторов — Введение. Модель осциллятора с обратной связью. Модель отрицательного сопротивления. Метод фазы усиления Боде. Метод корневого локуса. Схема танка LC. Нагруженные резонаторы Q. LC. LC-осцилляторы. Топологии кварцевого генератора. Выбор топологии. Нагрузочно-реактивная стабильность.Как кристаллы колеблются и контролируют частоту: качественное обсуждение. ; Фазовый шум и джиттер — введение. Понятие плотности шума. Уровень шума. Фазовый шум генератора. Степенные шумовые процессы. Детерминированные сигналы. Измерение фазового шума на анализаторе спектра. Модель шума генератора Лисона. Джиттер осциллятора. Единицы джиттера. Измерение джиттера. Преобразование фазового шума в фазовый джиттер.; Определение кварцевых генераторов — введение. Типы кварцевых осцилляторов. Доступные формы выходных сигналов генератора.Выходные структуры PECL, LVDS, CML, CMOS и Clipped-Sinewave. Указание формы выходного сигнала. ЧАСЫ с расширенным спектром. Определение генераторов CLOCK. Указание VCXO. Указание TCXO. Указание OCXO. Основные сведения, необходимые для определения кристалла. ЧАСЫ Осциллятор. Основные сведения, необходимые для определения VCXO. Основные сведения, необходимые для определения TCXO. Основные сведения, необходимые для определения OCXO.; Осциллятор Пирса-Гейта — Введение. Базовый осциллятор Пирса-Гейта. Анализ фазы усиления Пирса-Гейта без обратной связи.Определение достаточного запаса усиления генератора Пирса-Гейта. Отрицательное сопротивление против кристаллического шунта. Емкость. Пронзите врата для кристаллов третьего режима обертона. Пусковые характеристики Pierce-Gate. Оптимизация шлюза Pierce для конфигурации VCXO с высокой нагрузкой Q. Pierce-Gate. Измерение уровня Crystal Drive. Пример конструкции ЧАСОВ Pierce-Gate; Осциллятор Колпитца — Введение. Вывод уравнения усиления. Процедура быстрого проектирования Colpitts CC с использованием параллельного резонансного кристалла основной моды.Процедура быстрого проектирования Colpitts CC с использованием кристалла с параллельным или последовательным резонансом третьего обертона. Переходный анализ Colpitts CC. Colpitts VCXO Design.; Дизайн кварцевого осциллятора Батлера — Введение. Работа осциллятора эмиттерного повторителя Батлера. Процедура проектирования эмиттерного повторителя Батлера. Пример конструкции эмиттерного повторителя Батлера VCXO. Осциллятор Батлера Гейт; Характеристика высокопроизводительных кварцевых генераторов — Введение. Почему Аллан Варианс? Определение дисперсии Аллана. Модифицированная дисперсия Аллана.Перекрывается Allan Variance. Определение временной дисперсии. Ошибка временного интервала. Методы сбора частотных и фазовых данных. Оценка дисперсии Аллана по измерениям в частотной области.; Методы умножения частоты — Введение. Влияние на сигнал путем умножения. Умножение ПЛЛ. Умножение ступенчатого диода восстановления (SRD). Нелинейное умножение линий передачи. Прямое умножение. Смесительное умножение. Малошумящий множитель нечетного порядка на диоде Шоттки. Пример проектирования умножителя частоты, умноженного на три раза.Требования к кварцевому генератору в телекоммуникациях — Введение. Некоторые определения телекоммуникаций. Критерии проектирования PLL в телекоммуникационных сетях. ; Тестирование кварцевых генераторов — Введение. Военные стандарты. Организации, разрабатывающие стандарты, кроме военных. Тестирование кварцевых генераторов. Счетчики частоты. Тестовые приспособления.; Глоссарий. Об авторе. Показатель ;

  • Рамон М. Серда Рамон М. Серда имеет более чем 20-летний опыт разработки кварцевых генераторов.Он получил степень MSEE в Политехническом институте Нью-Йоркского университета.

Кварцевые микровесы — QCM200

QCM200 Кварцевые микровесы

Кварцевые микровесы QCM200 измеряют массу и вязкость в процессах, происходящих на поверхности или вблизи нее, или в тонких пленках. Эта система включает в себя контроллер, электронику кварцевого генератора, держатель кристалла, три кварцевых кристалла и программное обеспечение Windows.

Прибор считывает резонансную частоту и сопротивление кварцевого кристалла 5 МГц с AT-срезом. Резонансная частота изменяется как линейная функция массы материала, нанесенного на поверхность кристалла. Сопротивление при резонансе изменяется в зависимости от вязкости/упругости материала (пленки или жидкости), находящегося в контакте с поверхностью кристалла.

В качестве гравиметрического прибора QCM200 может измерять массу в диапазоне от микрограммов до долей нанограмма. Пределы обнаружения соответствуют субмонослоям атомов.Можно легко наблюдать за конформационными изменениями, такими как фазовые переходы, набухание и сшивка.

Держатель кристаллов с проточной кюветой

Икс

Держатель кристаллов с проточной кюветой

QCM200

Специально разработанные для работы с большими нагрузками (до 5 кОм) приборы будут работать с пленками и высоковязкими жидкостями с потерями.

QCM200 — это автономный прибор со встроенным частотомером и измерителем сопротивления. Измеряются и отображаются последовательная резонансная частота и сопротивление, а также имеется аналоговый выход, пропорциональный частоте, который можно использовать для взаимодействия с потенциостатом. QCM200 может управляться с передней панели или ПК через интерфейс RS-232. Программное обеспечение Windows предназначено для сбора, отображения, анализа и хранения данных в режиме реального времени. Можно просматривать тенденции как частоты, так и сопротивления.Пользовательские теги используются для отметки времени важных событий.

Стабильность и точность QCM200 идеальны для большинства экспериментов. Для специальных приложений, требующих оптимальной долговременной стабильности частоты, к внешнему входу 10 МГц можно подключить прецизионную временную развертку, такую ​​как рубидиевый эталон частоты FS725.

Электроника QCM

Уникальная схема автоматической регулировки усиления обеспечивает кварцевый кристалл необходимой амплитудой сигнала для преодоления вязкоупругих потерь и достижения последовательного резонанса.Он также отслеживает энергию, рассеиваемую датчиком, которая используется для определения последовательного сопротивления кристалла. Контроллер обеспечивает питание электроники кварцевого генератора и включает потенциометр для компенсации шунтирующей емкости. Надлежащая компенсация емкости необходима для обеспечения истинного последовательного резонанса кварцевого генератора и устранения ошибок частоты и сопротивления.

В QCM200 цифровой контроллер также содержит счетчик частоты с 0.Разрешение 01 Гц для точных измерений частоты и измеритель сопротивления с разрешением 5 разрядов, покрывающий диапазон от 0 до 5000 Ом.

Кристаллы, держатель и проточная кювета

В QCM200 используется кварцевая кристаллическая пластина 5 МГц диаметром 1 дюйм с круглыми электродами с обеих сторон. Доступны кристаллы из различных материалов. Держатель кристалла представляет собой прочное, компактное и простое в использовании приспособление. Держатель и все кристаллы могут использоваться в жидких или газовых средах.

Дополнительный адаптер для осевой проточной кюветы присоединяется к стандартному держателю кристалла. Это обеспечивает простой способ сопряжения QCM с системой анализа нагнетания потока.

ЭККМ

ЭККМ

Икс

ЭККМ

QCM200

Для приложений EQCM аналоговый выход, пропорциональный частотному сдвигу, может быть напрямую подключен к потенциостату или гальваностату.Раствору подвергается только передний электрод кристалла. Этот электрод также изолирован от трансформатора, что требуется для работы EQCM.

На рисунке ниже показан типичный эксперимент EQCM. Аналоговый выход частоты контроллера QCM подключен к аналого-цифровому входу потенциостата. Потенциостат оцифровывает напряжение, а его программное обеспечение отображает относительные изменения частоты синхронно с электрохимическими данными. Универсальный QCM200 можно легко интегрировать в любую пользовательскую установку EQCM на основе кристалла 5 МГц.

В лаборатории

QCM200 — это ценный исследовательский инструмент для различных приложений, от изучения поверхности до биохимии. Кристаллы кварца могут быть предварительно покрыты любым тонкопленочным материалом, включая органические полимеры, гидрогели, композиты, керамику, биомолекулы, бактерии и живые клетки. Это обеспечивает неограниченный потенциал для разработки новых газовых и биологических сенсоров.

Микровесы из кварцевого кристалла являются важным дополнением к любой биологической лаборатории.Данные, полученные с помощью ККМ, прекрасно дополняют данные, полученные с помощью других методов, таких как поверхностный плазмонный резонанс (ППР) и атомно-силовая микроскопия (АСМ), что помогает в анализе сложных биологических взаимодействий.

Программное обеспечение для сбора данных

Икс

Программное обеспечение для сбора данных

QCM200

Программное обеспечение QCM200

Программное обеспечение Windows включено для облегчения удаленной работы и упрощения сбора данных.

Приложения

Иммуносенсоры
Сорбционные датчики
Анализаторы влажности
Мониторы твердых частиц
Мониторы загрязнения
Измерения электровалентности
Абсорбция водорода металлическими пленками
Формирование пузыря
Исследование окислительно-восстановительного потенциала и проводящих полимеров
Двухслойная характеристика
Исследования коррозии
Окисление поверхности
Исследования гибридизации ДНК и РНК
Реакции антиген-антитело
Адсорбция белка
Обнаружение капсидов вирусов, бактерий, клеток млекопитающих
Биообрастание и защита от обрастания
Биомембраны и биоматериалы
Белок-белковые взаимодействия
Самосборные монослои (SAM)
Полимеры с молекулярным отпечатком (MIP)
Фильмы Ленгмюра / Ленгмюра-Блоджетт
Исследования лазерной абляции, десорбции и разрушения
Наноматериалы МЭМС
Интеллектуальные биоматериалы

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.