Кварцевый резонатор.

Принцип работы и свойства кварцевого резонатора

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

Как известно, колебательный контур характеризуется добротностью. Резонаторы на основе кварца обладают очень высокой добротностью, которая недостижима при использовании обычного колебательного LC-контура. Если добротность обычных контуров лежит в пределах 100 – 300, то для кварцевых резонаторов величина добротности достигает 10⁵ – 10⁷.

Ёмкость конденсатора довольно сильно зависит от температуры окружающей среды. У конденсаторов даже есть параметр, который называется ТКЕ (температурный коэффициент ёмкости). Он показывает насколько измениться ёмкость конденсатора при изменении температуры.

Естественно, при применении конденсатора в составе LC-контура, частота его колебаний будет очень сильно зависеть от внешней температуры среды. То же касается и индуктивности, у которой также есть своя температурная характеристика — ТКИ.

Понятно, что для использования в цифровой технике (в том числе и в технике связи) требуется более стабильный и надёжный источник гармонических колебаний.

Резонаторы на основе кварца обладают очень высокой температурной стабильностью. Именно благодаря высокой добротности и температурной стабильности кварцевые резонаторы применяются в радиотехнике очень активно.

Любой процессор или микроконтроллер работает на определённой тактовой частоте. Понятно, что для задания тактовой частоты необходим генератор. Такой генератор в качестве источника высокоточных гармонических колебаний, как правило, использует кварцевый резонатор. В тех схемах, где высокая добротность не требуется, могут применяться резонаторы на основе керамики – керамические резонаторы.

Добротность резонаторов на основе пьезокерамики составляет не более 10³. Их можно встретить в пультах дистанционного управления, электронных игрушках, бытовых радиоприёмниках.

Принцип работы кварцевого резонатора.

Принцип работы кварцевого резонатора целиком и полностью опирается на пьезоэлектрический эффект. Основой любого кварцевого резонатора является пластинка из кварца. Кварц – это одна из разновидностей кремнезема SiO

2. Для изготовления резонаторов пригоден только лишь низкотемпературный кварц, который обладает пьезоэлектрическими свойствами. В природе такой кварц встречается в виде кристаллов и бесформенной гальки.

Кристалл кварца

Химически кварц очень устойчив и не растворяется ни в одной из кислот, за исключением плавиковой. Также кварц очень твёрдый. На шкале твёрдости он занимает седьмое место из десяти.

Чтобы изготовить кварцевую пластинку берётся кристалл кварца и из него под определённым углом вырезается пластинка.

От угла, под которым происходит срез, зависят электромеханические свойства кварцевой пластины. Тип среза существенно влияет на температурную стабильность, количество паразитных резонансов, резонансную частоту.

Далее на две стороны кварцевой пластины наносят металлизированный слой (из серебра, никеля, золота или платины) и посредством жёстких проволочных контактов закрепляют в кварцедержателе. Всю эту конструкцию помещают в герметичный корпус.

Кварцевый резонатор является электромеханической колебательной системой. Как известно, любая колебательная система обладает своей резонансной частотой. У кварцевого резонатора также есть своя номинальная резонансная частота. Если приложить к кварцевой пластине переменное напряжение, которое совпадает с резонансной частотой самой кварцевой пластины, то происходит резонанс частот и амплитуда колебаний резко возрастает.

При резонансе электрическое сопротивление резонатора уменьшается. В результате получается эквивалент последовательной колебательной системы. Поскольку потери энергии в кварцевом резонаторе очень малы, то он фактически представляет собой электрический колебательный контур с очень большой добротностью.

Эквивалентная электрическая схема кварцевого резонатора изображена на рисунке.

Эквивалентная электрическая схема кварцевого резонатора

Здесь С₀ – это постоянная (статическая) ёмкость образующаяся за счёт металлических пластин-электродов и держателя. Последовательно соединённые индуктивность L1,конденсатор С1 и активное сопротивление R_акт. отражают электромеханические свойства кварцевой пластинки. Как видим, если отбросить ёмкость монтажа и кварцедержателя С₀, то получиться последовательный колебательный контур.

При монтаже кварцевого резонатора на печатную плату стоит позаботиться о том, чтобы не перегреть его. Эта рекомендация наверняка связана с тем, что конструкция кварцевого резонатора довольно тонкая. Температурный перегрев может вызвать деформацию кварцедержателя и пластинок-электродов.

Естественно, всё это может отразиться на качестве работы резонатора в схеме.

Также известно, что если кварц нагреть свыше 573⁰ С, то он превращается в высокотемпературный кварц и лишается своих пьезоэлектрических свойств. Конечно, довести температуру кварца до такой температуры оборудованием для пайки нереально.

Обозначение кварцевого резонатора.

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

Условное обозначение кварцевого резонатора на схемах

Как проверить кварцевый резонатор?

Многие начинающие радиолюбители задаются вопросом: “Как проверить кварцевый резонатор?”

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

Более подробную информацию о кварцевых резонаторах вы узнаете из книги, которую найдёте здесь.

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

Электроника НТБ — научно-технический журнал — Электроника НТБ

Кварцевые резонаторы – это высокодобротные пьезоэлектрические элементы, которые применяются для стабилизации частоты колебаний. Они широко используются в системах связи, измерительной и бытовой аппаратуре, вычислительной технике, высокочувствительных датчиках и др. Различные типы резонаторов имеют свои достоинства и недостатки, в конечном итоге оказывающие влияние на характеристики автогенераторов. Об особенностях и областях применения кварцевых резонаторов рассказывается в этой статье.

Вследствие высокой цены природного кварца и ограниченных его запасов, в электронике используют синтетические кристаллы кварца, получаемые методом гидротермального синтеза, при температуре 350°C под давлением около двух тысяч атмосфер. Выращивание кристаллов занимает от 30 до 260 дней. По мере увеличения срока получения кварца повышаются его однородность и чистота, что приводит к сближению качественных показателей синтетического и природного кварца [1]. Большое внимание уделяется также завершающей обработке полученных пластин, поскольку любые шероховатости приводят к ухудшению электрических характеристик и увеличению уровня фликкер-шумов.

Основные характеристики, по которым оценивает­ся качество резонаторов, – добротность, частотный и рабочий температурный диапазоны, начальная точность калибровки, показатели стабильности частоты: частотно-температурная стабильность и старение.

Поскольку кварц анизотропен, механические, электрические и температурные свойства вырезанной из него пластины зависят от угла ее наклона в кристалле (рис. 1). Ориентация пластины кварца относительно кристаллографических осей более всего влияет на частотно-температурную характеристику, опреде­ляемую как максимально возможный уровень отклонения частоты резонатора от номинального значения в заданном температурном диапазоне, в интервале от нескольких минут до нескольких часов. Эта характеристика зависит от точности, с которой пластину вырезают из кристалла, и оказывает наибольшее влияние на стоимость автогенератора.

Важный параметр кварца – температура Кюри (573°C), при превышении которой он теряет большую часть пьезоэлектрических свойств и переходит в форму, получившую название бета-кварц.

Стабильность частоты кварца зависит не только от температуры, но и от внутренних изменений в кристалле с течением времени, то есть старения. На его значение оказывают влияние многие факторы, связанные с производством и эксплуатацией. Производители, как правило, указывают максимальный уровень старения в первый и последующие годы.

На процесс старения кварца влияет и радиация. Для увеличения радиационной стойкости существует специальная технология очистки (sweeping) кристалла кварца. Для этого кварц помещают в термостат с температурой в 500°C и медленно пропускают через электромагнитное поле. Это позволяет собрать все щелочные металлы, ухудшающие радиационную стойкость, в одном месте и отрезать эту часть кристалла [2].

В электронике для мегагерцового диапазона чаще всего применяются кристаллы с типом среза АТ. Для таких кварцевых пластин характерна кубическая зависимость частоты от температуры, с точкой перегиба (Ti) от 25 до 30°C, зависящей от особенностей произ­водства. Подобная частотно-температурная характеристика позволяет обеспечить стабильные свойства для автогенераторов в более широком диапазоне температур, по сравнению со срезами BT, CT, NT, имеющими параболическую зависимость (рис.2) [3].

Недостатки AT-резонаторов – их хрупкость, длительное время вхождения в рабочий режим, наличие провалов на частотно-температурной кривой (рис.3) [2], вызванных резким изменением сопротивления резонатора при определенных температурах.

Для работы в высокотемпературных условиях применяются кварцевые пластины «с двойным вращением» (double rotated), то есть вырезанные из кристалла под углом к оптической и электрической осям. К ним относятся пластины со срезами типа FC, IT и SC. Они отличаются более высокой добротностью (около миллиона) и имеют более высокую температуру точки перегиба Ti (рис.4) [4]: для кварцев с FC-срезом Ti = 45–55°C, для пластин с IT-срезом Ti = 70–80°C, а для кварцевых пластин SC-среза Ti = 85–95°C.

Кроме того, резонаторам из кварца с двойным вращением свойственны более медленное старение, меньшая чувствительность к механическим воздействиям и большая виброустойчивость. Стоит отметить, что характеристика старения для кристаллов с двойным вращением будет соответствовать указанной производителем только после 30 дней с момента начала работы автогенератора.

При температурах ниже 60–70°C частотно-температурная стабильность резонаторов с SC-срезом резко ухудшается. Поэтому они применяются в термостатированных автогенераторах с рабочими температурами кварца 60–110°С [3]. Платой за лучшие значения параметров температурной стабильности, старения, меньший уровень фазового шума является более высокая цена, обусловленная необходимостью дополнительной коррекции угла среза и помещения кварца в вакуумный металлический корпус.

В килогерцовом диапазоне частот применяют так называемые камертонные резонаторы. Свое название они получили из-за внешнего вида (см. рис.1). Возможный диапазон частот для таких резонаторов составляет 30–500 кГц. Наиболее распространенная номинальная частота резонаторов этого типа – 32,768 кГц. Такие резонаторы применяются в часовой промышленности. Автогенераторы на основе этих резонаторов потребляют весьма малую мощность, что делает их незаменимыми в устройствах с батарейным питанием.

Схема замещения кварцевой пластины представляет собой колебательный контур [1, 2, 5]. Механические режимы колебаний зависят от типа среза кварцевого резонатора (рис.5). Эти колебания могут происходить на частотах как первой, так и третьей, пятой, седьмой, а иногда и девятой гармоник. Так, например, для кварцевых резонаторов с АТ-срезом колебания на основной частоте происходят до 30–40 МГц, на третьей гармонике – до 60–65 МГц, на пятой – до 125 МГц, на седьмой – до 256 МГц.

Кварцевые пластины, работающие на гармониках, имеют более высокую добротность, низкие уровни джиттера и фазового шума. Недостатки таких режимов – более высокий уровень негармонических искажений, для снижения которого изменяют форму и размеры напыляемых электродов. Кроме того, для кварца с АТ-срезом колебания на частоте первой (75–350 МГц) или более высоких (150–800 МГц) гармоник можно получить [2], используя технологию «инвертированных меза-кристаллов» (рис.6). Эта технология основана на зависимости частоты колебаний от толщины резонатора и заключается в вырезании из пластины кварца центральной области определенного размера. Такие резонаторы применяют для высокочастотных тактовых генераторов. Недостатки данной технологии – более высокий показатель старения ± (2–3 ppm) и увеличение стоимости кварцевого резонатора. Последнее обусловлено сложностью вытравливания центральной области и необходимостью использования предварительно очищенного кварца.

Компаниями-производителями (см. таблицу) [6–31] предлагаются кварцевые резонаторы с различными типами срезов в металлических или керамических корпусах нескольких видов (рис.7), толщиной от 13 до 0,7 мм для частотного диапазона 1,84–350 МГц. Рабочий частотный диапазон кварцевого резонатора зависит не только от особенностей его производства, но и от типа корпусирования (рис.8).

В корпусах типа HС-49/U (рис.9а) или HC-35/U (рис.9б) выводы кварцедержателей изолируются от металлического основания стеклянными уплотнителями. При сгибании или укорочении выводов уплотнители вследствие их хрупкости могут сломаться, что нарушит герметичность кварцедержателя. В процессе эксплуатации такие нарушения условий вакуумирования ухудшают показатели стабильности частоты. Для устранения этого недостатка по возможности использует­ся SMD-корпусирование (рис.9в). Целостность стеклянных уплотнителей в этом случае тестируется производителем.

В качестве базового напыления электродов используют золото или серебро. Для окончательной корректировки частоты часть напыления при необходимости удаляется. Золото из-за более высокой стоимости применяется для высокочастотных прецизионных кварцевых резонаторов.

Для прецизионных высокодобротных кварцевых резонаторов используют более сложные системы их крепления. Так, компания Vectron International разработала конструкцию крепления пьезопластины на четырех разгружающих опорах (Quad Relief Mount, QRM) (рис.10) [7]. Основные преимущества данной конструкции – увеличение долговременной стабильности частоты и виброустойчивости. Испытания резонаторов с данной конструкцией кристаллодержателя показали их низкую чувствительность к вибрациям вплоть до величин 10 g.

Свойства кварцевых резонаторов в конечном итоге определяют такие важные характеристики автогенераторов, как стабильность частоты, рабочий температурный диапазон, возможность перестройки частоты и др. Многообразие срезов кварцев позволяет подобрать нужный вариант в зависимости от области применения.

Литература

1.www.jauch.de/ablage/med_00000818_1327049076_Quartz%20Crystal%20Theory%202007.pdf
2.Cerda R.M. Understanding Quartz Crystals and oscillators. – Artech House. – 2014, 299 p.
3.txccrystal.com/term.html
4.www.crovencrystals.com
5.Радиопередающие устройства / Под ред. Шахгильдяна В.В. – М.: Радио и Связь, 2003. – 560 с.
6.www.raltron.com
7.www.vectron.com
8.www.sjk-crystal.com
9.www.kds.info/index_en.htm
10.www.txccrystal.com
11.www.rakon.com
12.www.morion.com.ru/rus
13.www.ecliptek.com
14.www.taitien.com.tw/en
15.www5.epsondevice.com/en/products
16.www.lit-phonon.ru
17.www.pericom.com
18.www.euroquartz.co.uk
19.www.river-ele.co.jp/products_en/p-at.html
20.www.kyocera-crystal.jp/eng/about-us/business-development/xtal1
21.www.oaopiezo.com
22.www.kvg-gmbh.de
23.www.piezotron.ru
24.Jones T. B. et al. Electromechanics and MEMS, New York: Cambridge University Press, 2013.
25.www. wi2wi.com/products/product-types/crystals
26.www.golledge.com
27.www.geyer-electronic.com/Quartz-Crystals
28.www.microcrystal.com/index.php
29.www.foxonline.com
30.www.icmfg.com
31.www.iqdfrequencyproducts.com

Кварцевые резонаторы. Виды и применение. Устройство и работа

Современная цифровая аппаратура нуждается в высокой точности, поэтому часто в цифровых устройствах содержится кварцевый резонатор, который является стабильным и надежным генератором гармонических колебаний. Цифровые микроконтроллеры работают на основе этой постоянной частоты, и используют ее для работы цифрового прибора. Кварцевые резонаторы являются надежной заменой контура колебаний, собранного на конденсаторе и катушке индуктивности.

Добротность контура колебаний на основе катушки и конденсатора не превышает 300. Она является характеристикой контура колебаний, определяющей величину полосы резонанса. Добротность показывает, во сколько раз энергия колебательной системы превышает потери энергии в течение одного периода колебаний. Чем больше добротность, тем меньше теряется энергии за один период, и медленнее затухают колебания. Емкость конденсатора в обычном контуре колеблется в зависимости от температуры среды. Величина индуктивности катушки также зависит от многих факторов. Существуют даже соответствующие коэффициенты, определяющие зависимость параметров этих элементов от температуры.

Разновидности

Кварцевые резонаторы, в отличие от вышеописанных контуров колебаний, обладают очень большой добротностью, достигающей значения в несколько миллионов. При этом температура в пределах -40 +70 градусов никак не влияет на этот параметр. Высокая стабильность работы кварцевых резонаторов при любой температуре послужила их широкому применению в цифровой электронике и радиотехнике.

По типу корпуса:

• Для объемной установки (цилиндрические и стандартные).
• Для поверхностного монтажа.

По материалу корпуса:

• Металлические.
• Стеклянные.
• Пластиковые.

По форме корпуса:

• Круглые.
• Прямоугольные.
• Цилиндрические.
• Плоские.

По количеству резонансных систем:

• Одинарные.
• Двойные.

По защите корпуса:

• Герметичные.
• Негерметизированные.
• Вакуумные.

По назначению:

• Фильтровые.
• Генераторные.

Важным свойством кварцевых резонаторов для успешной работы является их активность. Но она не определяется только собственными свойствами. Вся электрическая схема влияет на его активность.

В резонаторах, используемых в фильтрах, применяются такие же виды колебаний, как и в генераторных резонаторах. В фильтрах используются 2-х и 4-х электродные вакуумные резонаторы. Для многозвенных фильтров чаще всего применяются 4-х электродные, так как они более экономичные.

Принцип действия и устройство

Кварцевые резонаторы работают на основе пьезоэлектрического эффекта, образующегося на кварцевой пластинке. Кварц – это природный кристалл. Он представляет собой модификацию соединения кремния с кислородом, и имеет химическую формулу Si O₂. Массовая доля кварца в земной коре составляет около 60%, в свободном виде 12%. В других минералах также может содержаться кварц.

Для производства кварцевых резонаторов используют низкотемпературный кварц. Он обладает выраженным пьезоэлектрическим эффектом. Химическая устойчивость кварца очень высока, растворить кварц способна только гидрофторидная кислота. По твердости кварц стоит на втором месте после алмаза. Кварцевую пластинку для резонатора изготавливают путем вырезания из кварца кусочка под заданным определенным углом. В зависимости от этого угла среза кварцевая пластинка отличается разными электромеханическими параметрами.

От вида среза зависит наличие или отсутствие паразитных частот, стабильность работы при любых температурах, частота колебаний. На обе стороны кварцевой пластинки наносят слой одного из дорогостоящих металлов: серебра, платины, никеля или даже золота. После этого пластинку фиксируют прочными проволочками в корпусе резонатора. Затем производят герметичную сборку корпуса.

В результате образуется колебательный контур, обладающий собственной частотой резонанса, определяющей работу всего резонатора. Если к электродам пластинки приложить переменное напряжение с частотой резонанса, то возникнет резонансный эффект, а амплитуда колебаний пластинки значительно повысится. При этом резонатор уменьшит свое сопротивление на значительную величину. Этот процесс подобен тому процессу, который происходит в контуре колебаний последовательного вида (на основе катушки и конденсатора). Потери энергии при возбуждении кварцевого резонатора на частоте резонанса очень малы, так как добротность кварцевого контура колебаний очень высока.

Эта эквивалентная схема состоит из:

• R – Сопротивление.
• С1 – Емкость.
• L – Индуктивность.
• С2 – Статическая электрическая емкость пластинок вместе с держателями.

Эти элементы определяют электромеханические параметры кварцевой пластинки. Если удалить монтажные элементы, получается последовательный контур LС. При установке на монтажную плату, кварцевый резонатор не переносит чрезмерного нагрева, так как его конструкция очень хрупкая. Сильное нагревание может деформировать держатель и электроды, что отражается на функционировании готового кварцевого резонатора. Кварц полностью теряет свои свойства пьезоэлектрика при нагревании до температуры 5370 градусов. Однако паяльник не способен так сильно разогреваться.

На электрических схемах кварцевый резонатор обозначается по аналогии с конденсатором, но между пластин изображен прямоугольник, символизирующий кварцевую пластинку. На схеме резонатор обозначен «QX».

Обычно причиной неисправностью кварцевого резонатора становится сильный удар или падение устройства, в котором он находится. В этом случае резонатор подлежит замене на новый, с такими же параметрами. Такие неисправности возникают в маленьких приборах, которые проще уронить, или повредить. Но такие повреждения резонаторов встречаются не часто, и обычно неисправность устройства кроется совсем в другом.

Как проверить кварцевые резонаторы

Для проверки резонатора на его работоспособность, собирают специальный простой тестер, помогающий проверить кроме работы резонатора, еще и его частоту резонанса. Схема такого устройства похожа на кварцевый генератор, собранный на транзисторе.

Подключив резонатор между отрицательным полюсом и базой транзистора через защитный конденсатор, с помощью частотомера измеряют частоту резонанса. Такая схема подходит для настройки контуров колебаний. При включенной схеме исправный резонатор создает колебания. В результате на эмиттере транзистора возникает переменное напряжение с частотой резонанса тестируемого резонатора.

Если к выходу тестера подключить частотомер, то можно измерить частоту резонанса. При стабильной частоте и небольшом нагревании корпуса резонатора паяльником частота не должна значительно изменяться. Если частотомер не обнаруживает возникновение частоты, либо она сильно изменяется или имеет большие отличия от номинала, то резонатор негоден и требует замены.

При использовании такого тестера для настройки контуров, емкость С1 обязательна. Но при проверке исправности резонаторов ее присутствие в схеме не требуется. При этом колебательный контур просто подсоединяют на место кварцевого резонатора и тестер начинает создавать колебания таким же образом.

Тестер, выполненный по рассмотренной схеме, хорошо зарекомендовал себя на частоте 15-20 мегагерц. Для других интервалов можно найти другие схемы, собранные на микросхемах и других компонентах.

Сфера применения

Благодаря стабильности параметров кварцевых резонаторов, они нашли широкое использование в различных областях:

• Многие измерительные устройства работают на основе таких резонаторов, при этом точность измерений очень высока.
• Пьезокварцевая пластина применяется в качестве резонатора в морском эхолоте для выявления объектов, расположенных в воде, исследования дна моря, определения нахождения отмелей и рифов. Это дает возможность изучения жизни в океане в глубоководных районах, а также создания точных карт морского дна.
• Кварцевые резонаторы нашли широкую популярность в кварцевых часах, так как частота колебаний кварцевой пластины практически не зависит от температуры, и имеет малое относительное изменение частоты.

Кварцевые резонаторы расширяют свою сферу использования, потребность в них постоянно увеличивается, так как они обладают повышенными метрологическими параметрами, эффективностью работы.

Похожие темы:

Ультракомпактный кварцевый резонатор Model 416 CTS Corporation

Резонатор Model 416 упакован в ультракомпактный герметичный корпус, обеспечивающий великолепную точность и долговременную стабильность частотных характеристик. Размер корпуса всего лишь 1,6 х 1,2 мм с четырьмя контактными площадками.

Малогабаритный форм-фактор новинки идеально подходит для применений с жёстко ограниченными размерами, таких как носимая электроника, микропроцессоры, Bluetooth и другие компактные изделия.

Резонатор Model 416 полностью соответствует директиве RoHS.

 

Технические характеристики Model 416:

PARAMETER	VALUE
Frequency Range	24 MHz to 80 MHz
Operating Mode	Fundamental
Crystal Cut	AT-Cut
Frequency Tolerance @ +25°C	±20 ppm, Standard
Frequency Stability Tolerance [Operating Temperature Range, Referenced to 25°C Reading]	±20 ppm, Standard
Operating Temperature Ranges	-10°C to +60°C -20°C to +70°C	-40°C to +85°C
Equivalent Series Resistance [Maximum]	24 MHz — < 40 MHz	200 Ohms
	40 MHz — 80 MHz	100 Ohms
Load Capacitance	See Ordering Information
Shunt Capacitance (C0)	3. 0 pF Typical, 5.0 pF Maximum
Drive Level	10 µW Typ., 100 µW Max.
Aging @ +25°C	±3 ppm/yr Typical
Insulation Resistance	500M Ohms @ DC 100V
Storage Temperature Range	-40°C to +90°C

кварцевые резонаторы — ANION.RU

		в наличии 587 шт. Упаковка: 600 шт.	цена                  1: 48 р. 50: 43.5 р.
		в наличии 7 шт. Упаковка: 8 шт.	цена                  1: 37.5 р.
		в наличии 5 шт. Упаковка: 8 шт.	цена                  1: 225 р.
		в наличии 406 шт.	цена                  1: 69 р. 12: 61.5 р. 120: 52.5 р.
ВЫГОДНАЯ ЦЕНА		в наличии более 1000 шт. Упаковка: 12 шт.	цена                  1: 46. 5 р. 12: 37.5 р. 120: 29.1 р.

Каталог продукции — Пассивные элементы — Кварцевые резонаторы, генераторы — Резонаторы кварцевые

Частота, МГц

 0,432  0,44  1  1,8432  2  2,4576  3  3,2768  3,579545  3,6864  4  4,096  4,1943  4,2336  4,433619  4,5  4,608  4,9152  5  5,5  6  6,144  6,4  6,5536  7  7,05  7,15909  7,3728  7,68  8  8,192  8,867238  9  9,216  9,8304  10  10,24  10,7  11  11,0592  12  12,288  12,8  13  13,5  13,56  14  14,089  14,31818  14,7456  15  16  16,384  17,7344  18  18,432  19,6608  20  21,245  22,1184  24  24,576  25  25,9175  26,601  26,8  27  27,648  28,636  30  32  40  48  49,86

Кварцевый резонатор — это.

.. Что такое Кварцевый резонатор? Кварцевый резонатор в кристаллодержателе

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

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

Принцип действия

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

Пластинка закреплена и имеет собственную резонансную частоту механических колебаний.

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

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

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

Эквивалентная схема

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

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

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

R₁ — эквивалентное сопротивление потерь механической колебательной системы.

История

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

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

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

Применение

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

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

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

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

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

Преимущества перед другим решениями

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

Недостатки

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

См. также

Примечания

Ссылки

Литература

• Смагин А. Г., Ярославский М. И. Пьезоэлектричество кварца и кварцевые резонаторы. — М.: «Энергия», 1970. — 488 с. — 6000 экз.

• Альтшуллер Г. Б. Кварцевая стабилизация частоты. — М. : «Связь», 1974. — 272 с. — 5600 экз.

• Андросова В. Г., Банков В. Н., Дикиджи А. Н. и др. Справочник по кварцевым резонаторам / Под ред. П. Г. Позднякова. — Связь, 1978. — 288 с. — 15 000 экз.

• Глюкман Л. И. Пьезоэлектрические кварцевые резонаторы. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Радио и связь, 1981. — 232 с. — 10 000 экз.

• Зеленка И. Пьезоэлектрические резонаторы на объёмных и поверхностных акустических волнах: Материалы, технология, конструкция, применение: Пер. с чешск. — М.: Мир, 1990. — 584 с. — 4050 экз. — ISBN 5-03-001086-6

• Ладик А. И., Сташкевич А. И. Изделия электронной техники. Пьезоэлектрические и электромеханические приборы: Справочник. — М.: Радио и связь, 1993. — 104 с. — 3000 экз. — ISBN 5-256-01145-6, ISBN 5-256-00588-X

Кварцево-кристаллические резонаторы »Электроника

Кварцевые резонаторы иногда называют xtals, и как резонаторы они обеспечивают чрезвычайно высокие уровни добротности для генераторов и фильтров и широко используются во многих приложениях для проектирования радиочастотных схем.

---

Учебное пособие по кристаллам кварца, Xtals Включает:
Кристаллы кварца: xtals Что такое кварц Как работает кристалл Кристаллический обертон Вытягивание частоты кристалла кварца Огранки кристаллов кварца Кварцевое старение Изготовление кристаллического резонатора Как указать кристалл кварца VCXO TCXO OCXO Кристаллический фильтр Монолитный кристаллический фильтр Керамический резонатор и фильтр Характеристики керамического фильтра

---

Резонаторы на кварцевом кристалле используются для создания резонансных элементов с очень высокой добротностью во многих электронных конструкциях и, в частности, во многих конструкциях радиочастотных схем в генераторах и фильтрах.Часто в схемотехнике эти электронные компоненты могут называться «Xtals», а ссылки на схемотехнические конструкции для них могут быть даны как xtal1 и т. Д.

Кристаллы кварца могут быть дешевыми в производстве, даже несмотря на то, что они обладают исключительной производительностью, и могут использоваться для всего, от электронных схем для микропроцессорных тактовых генераторов до высокопроизводительных фильтров, высокостабильных генераторов, управляемых печью, кварцевых генераторов с температурной компенсацией и многих других общих и радиочастотных схем. .

Как следует из названия, кварцевые резонаторы изготавливаются из кварца, который является естественной формой кремния. Однако большая часть кварца, используемого в электронной промышленности, производится синтетически.

Кварцевые резонаторы доступны во многих размерах и форматах, чтобы удовлетворить требованиям большинства приложений. От небольших устройств для поверхностного монтажа до больших кристаллов, монтируемых в сквозные отверстия, а также для розеток, существует множество размеров и форматов этих электронных компонентов.

Кварцево-кристаллический резонатор HC49 с проволочными выводами

Основы кварцевого резонатора

Технология кварцевого резонатора основана на замечательных свойствах кварца. При помещении в электронную схему кристалл кварца действует как настроенная схема. Однако у него исключительно высокий показатель Q.

.

Обычные настроенные схемы LC могут показывать значения в несколько сотен, если они тщательно спроектированы и сконструированы, но кристаллы кварца показывают значения до 100 000.

Помимо Q, кристаллическая технология также имеет ряд других преимуществ.Они очень устойчивы к температуре и времени. Фактически, для большинства кристаллов эти цифры указаны, и они обычно могут составлять ± 5 ppm (частей на миллион) в год для старения и ± 30 ppm в диапазоне температур от 0 до 60 ° C.

Кристалл природного кварца

В процессе работы кристалл кварца использует пьезоэлектрический эффект для преобразования электрических сигналов в механические колебания. Это заставляет кристалл вибрировать, и механические резонансы кристалла затем воздействуют на механические колебания.Затем пьезоэлектрический эффект возвращается обратно в электрическую область, и сигналы преобразуются обратно под воздействием механических резонансов.

Общий эффект заключается в том, что кристалл кварца связывает механические резонансы с очень высокой добротностью с электрической областью, что позволяет очень стабильным и высокодобротным резонансам влиять на электрические сигналы.

Обозначение цепи кристалла кварца

Обозначение схемы кварцевого резонатора, используемого в схемах проектирования электроники, простое. Символ кристалла кварца показывает две пластины по обе стороны от основного кварцевого элемента. Он состоит из двух линий, одна вверху, а другая внизу с центральным прямоугольником.

Во многих отношениях символ схемы хорошо отражает сам кристалл, особенно потому, что первые кварцевые резонаторы состояли из кварцевой пластины, зажатой между двумя проводящими пластинами.

Обозначение схемы для кварцевого резонатора, xtal

В отличие от многих других обозначений схемы, существует очень мало вариантов обозначения схемы с кварцевым кристаллом, и, соответственно, он широко известен.

Принцип работы кварцевых резонаторов

Принцип действия кристалла кварца основан на том факте, что кварц проявляет пьезоэлектрический эффект. Это означает, что когда напряжение создается поперек кристалла, видна электродвижущая сила или электрический потенциал. Верно и обратное, тогда когда на кристалл подается потенциал, он слегка отклоняется.

Это означает, что пьезоэлектрический эффект позволяет соединить механическую и электрическую области.

Что касается работы кристалла кварца в качестве резонатора с высокой добротностью, кристалл кварца может иметь электрический сигнал, такой как сигнал в радиоприемнике, помещенный поперек него. Это превращается в механическую вибрацию.

Механические свойства кристалла кварца действуют как резонатор с очень высокой добротностью. Эффект от этого затем преобразуется обратно в электрическую область. Общий результат состоит в том, что электрической цепи кажется, что присутствует электрический фильтр с очень высокой добротностью.

В любой конструкции электронной схемы полезно видеть эквивалентную схему кристалла, чтобы электронная конструкция могла быть выполнена правильно. Стандартная эквивалентная схема для кварцевого резонатора приведена ниже.

Эквивалентная схема кварцевого резонатора

Кварцевый кристалл использует

Кристаллы кварца используются в двух основных формах применения: как резонансный элемент в генераторах и в фильтрах. В обоих приложениях очень высокая добротность кварцевого резонатора позволяет достичь очень высоких уровней производительности, и именно поэтому они используются во многих общих схемах для недорогих тактовых генераторов, а также в более требовательных приложениях для проектирования радиочастотных схем.

Некоторые виды использования этих электронных компонентов вместе с их сокращениями описаны более подробно ниже:

• Осцилляторы: Высокая добротность кварцевого кристалла означает, что используемые генераторы могут обеспечивать очень высокий уровень точности и стабильности. Существует несколько вариантов использования кварцевых резонаторов в электронной конструкции в зависимости от требований к характеристикам и ограничений по стоимости.
  • Кварцевый осциллятор — XO: Кварцевые резонаторы можно очень просто использовать в простой схеме генератора.Поскольку основные кварцевые резонаторы относительно недороги, они часто используются в качестве резонатора для приложений, где они, например, являются резонатором в тактовом генераторе микропроцессора. Кварцевый кварцевый резонатор, используемый в материнской плате ПК

    Обычно требования к точности этих генераторов не слишком высоки, и поэтому затраты можно свести к минимуму, используя кварцевый кристалл. При использовании в этих приложениях кристаллы кварца дешевле, чем многие другие решения, которые не работают так же хорошо.Очевидно, простые кварцевые генераторы также используются во многих других областях.

  • Кварцевый генератор, управляемый напряжением — VCXO: Для некоторых приложений может потребоваться небольшое изменение частоты генератора. VCXO или генератор Xtal, управляемый напряжением, относительно легко построить.

    Схемы просты и обычно включают использование переменного напряжения для управления варакторным диодом в кристаллической схеме.Изменение реактивного сопротивления варактора изменяет общую резонансную частоту кристалла и связанных с ним схем.

    Однако ввиду высокой добротности кристаллического резонатора возможны только относительно небольшие изменения частоты. Эти схемы могут быть построены или доступны как коммерческие модули.

    Подробнее о . . . . VCXO.
    

  • Кварцевый генератор с температурной компенсацией — TCXO: Одной из основных причин изменения частоты кварцевого генератора является изменение температуры. Там, где требуется более высокая стабильность частоты, чем может обеспечить стандартный генератор, можно использовать TCXO, Xtal Oscillator с температурной компенсацией. Как следует из названия, эта форма осциллятора применяет к осциллятору температурную компенсацию. Несмотря на то, что они не обладают такими же характеристиками, как кварцевый генератор, управляемый печью, они, тем не менее, способны обеспечить очень высокий уровень стабильности и производительности для многих схемных решений.

    Подробнее о .. . . TCXO.
    
  • Кварцевый генератор, управляемый печью — OCXO: Там, где требуется очень высокий уровень стабильности частоты, лучшим вариантом является кварцевый генератор, управляемый печью. Эта форма кварцевого генератора, получившая название OCXO: Oven Controlled Crystal Oscillator, удерживает кристалл и связанные с ним схемы в «духовке» с регулируемой температурой. Он работает при температуре выше окружающей и поддерживается на постоянной температуре, пока работает осциллятор. Таким образом сводятся к минимуму любые изменения в результате изменения температуры. Подробнее о . . . . OCXOs.
    
• Фильтры: Другое основное применение кварцевых резонаторов — фильтры. Здесь резонатор используется в цепи, которая используется для приема полезных сигналов и отклонения нежелательных. Очень высокие уровни добротности, достижимые при использовании кварца, означают, что эти фильтры обладают очень высокими характеристиками.

  Кварцевые фильтры могут состоять из одного кристалла, но более сложные фильтры, предлагающие гораздо более высокий уровень производительности, могут быть изготовлены с использованием шести или даже восьми кристаллов. Ввиду того факта, что в этих фильтрах используются опыт и передовая конструкция радиочастотных схем, они часто приобретаются в виде модулей фильтров, хотя многие из них производятся самими конечными производителями / разработчиками.

Кварцевый кристалл SMD

Кварцевый кристалл преимущества и недостатки

Технология

Кварцевый кристалл предлагает очень много преимуществ, но против этого есть и другие моменты, которые следует включить в уравнение при рассмотрении их использования:

Преимущества кварцевых резонаторов:

• Резонатор с очень высокой добротностью: Добротность кристалла кварца очень высока. Это, в свою очередь, дает несколько преимуществ:
  
  • Очень стабильный сигнал при использовании в генераторе.
  • Низкий уровень фазового шума при использовании в генераторе.
  • При использовании в фильтре можно достичь очень высокого уровня селективности. Кристаллические фильтры способны обеспечить отличную производительность и являются одними из лучших вариантов для резких фильтров в различных приложениях.
• Низкая стоимость: Базовые кристаллы доступны по очень разумной цене.Их использование часто может привести к более дешевым часам или другому источнику при использовании в качестве резонатора. Очевидно, что резонаторы на кристалле кварца с высокими техническими требованиями стоят дороже.

Недостатки кварцевых резонаторов:

• Размер: Резонансное поведение кристалла зависит от механических колебаний. В результате размер не может быть легко уменьшен, и они могут быть большими по сравнению с другими компонентами SMT. Тем не менее, кристаллы с новой технологией поверхностного монтажа теперь доступны в очень маленьких корпусах.
• Пайка: Ввиду их производительности пайка должна выполняться с осторожностью, соблюдая максимальные температуры и время пайки.
• Фиксированная частота: Хотя это также может быть преимуществом, кристалл имеет свои собственные резонансные частоты. После того, как они выбраны и изготовлены, их нельзя изменить, хотя можно немного «потянуть» частоту генератора.

Как и в любой технике, у этих электронных компонентов есть свои плюсы и минусы.Понимание этих проблем и преимуществ, которые они приносят, поможет наилучшим образом использовать их на этапе электронного проектирования.

Кристалл кварца SMD в корпусе HC49

Кристалл кварца и осцилляторы, временная шкала

С тех пор, как появились первые признаки пьезоэлектрического эффекта и действия кристаллов кварца, потребовалось много лет, чтобы их развитие добралось до той стадии, на которой оно находится сейчас.

Ранние исследования продемонстрировали этот эффект, и прошло несколько лет до того, как была разработана радиотехника и можно было продемонстрировать и затем усовершенствовать действие кварцевых резонаторов или кристаллов.

Заметка об истории и временной шкале кварцевого резонатора:

Кристаллы кварца стали неотъемлемой частью современной электроники, обеспечивая высокоэффективный резонатор по низкой цене. Эти компоненты разрабатывались на протяжении многих лет, и в их разработке участвовало множество людей и организаций.

Подробнее о История кристаллов кварца.

Как изготавливаются кварцевые резонаторы

Кварцевые резонаторы выпускаются в огромных количествах.Производственный процесс начинается с сырого кремния, который превращается в синтетический кварц, а затем из него изготавливаются отдельные кварцевые резонаторы. После того, как основные кристаллы кварца были изготовлены, их обрезают, а затем инкапсулируют.

В некоторых областях процесса производства кварцевых резонаторов некоторые элементы имеют некоторое сходство с производством полупроводников, хотя производимые продукты сильно отличаются.

В процессе производства кристаллов кварца используются такие процессы, как травление, осаждение и т.п.

Спецификация кварцевых резонаторов

При выборе кварцевого резонатора для общей схемы или схемы ВЧ необходимо выбрать множество параметров. Многие из них относятся к работе кристалла и обычно не встречаются с другими электронными компонентами.

Обычно производителям требуется ряд параметров, часто изложенных в определенной форме, прежде чем они смогут производить и поставлять требуемый кристаллический элемент.

Решения о различных параметрах, которые должны быть выбраны, могут зависеть от других электронных компонентов в схеме или от общей электронной конструкции.

Понимание различных параметров, которые необходимо выбрать, и того, каким образом они могут повлиять на конструкцию электроники и выбор других электронных компонентов, гарантирует принятие правильных решений.

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 тактовых частот микропроцессорных плат, где они используются в качестве дешевых резонаторных элементов. Независимо от того, как он используется, кварцевый резонатор обеспечивает исключительно высокий уровень производительности при затратах на его производство.

Другие электронные компоненты:
Резисторы Конденсаторы Индукторы Кристаллы кварца Диоды Транзистор Фототранзистор Полевой транзистор Типы памяти Тиристор Разъемы Разъемы RF Клапаны / трубки Аккумуляторы Переключатели Реле
Вернуться в меню «Компоненты».. .

Кристаллы кварца и керамические резонаторы

Резонаторы на кристалле кварца и керамические резонаторы активируются и работают одинаково, поскольку оба они механически вибрируют, когда на каждый из них подается сигнал переменного тока.

Разница в том, что резонатор из кварцевого кристалла изготовлен из кристалла кварца, а керамический резонатор — из керамических компонентов.

Что такое кристалл кварца? Кристаллы кварца

могут «колебаться» в пределах желаемой частоты с небольшой мощностью, необходимой для того, чтобы поддерживать его в активном состоянии.Кристаллы могут иметь точную стабильность частоты, и по мере увеличения окружающего тепла кварцевый генератор может поддерживать стабильность частоты с минимальным изменением частоты с 10 PPM (частей на миллион или 0,001%) при температуре выше -20 ~ + 70 ° C. . Высокая стабильность делает кристалл подходящим для ZigBee / Bluetooth и других беспроводных приложений.

Кристаллические генераторы можно найти во всем, от телевизоров до детских игрушек с электрическими компонентами.

Что такое керамический резонатор?

Керамический резонатор работает аналогично кристаллу.Керамический резонатор использует частоту в пределах электрического компонента, но в отличие от кристалла, который имеет допуск по частоте 10 ~ 30 PPM, керамический резонатор имеет допуск по частоте 0,5% или 5000 PPM, который обычно используется в микропроцессорных приложениях, где абсолютная стабильность не важна. .

Вот простой пример, чтобы увидеть это в перспективе. Процентная разница аналогична олимпийской гонке. Миллисекунды могут быть разницей между золотой или серебряной медалями.Но с электронным компонентом разница более радикальная.

Кроме того, в кристаллах используется герметичный корпус, поэтому они всегда будут рекомендованы вместо керамических резонаторов, которые являются экологически изолированными, поэтому кристалл рекомендуется для широкого диапазона температур или суровых условий.

Рассмотрите кварцевый кварцевый осциллятор ECSpressCON при разработке продукта

ECSpressCON считается самым надежным в мире настраиваемым кварцевым генератором с быстрым поворотом и быстрой доставкой.Эрик Слаттен, вице-президент ECS, Inc. International, подробно объясняет ECSpressCON в видео ниже.

Кристаллический осциллятор против резонатора

Существуют различные резонаторы, которые используются в огромном количестве приложений в области электроники. В этом списке резонаторов в основном используются два материала: кварцевый кристалл и керамический (для изготовления керамического резонатора). Кристалл кварца используется в кварцевом генераторе, а керамика используется в керамическом резонаторе .Оба они имеют одну и ту же цель — генерировать частоту колебаний путем вибрации при подаче на них входного напряжения. Но у них тоже есть некоторые различия, которые разделяют их, и, как следствие, у них разные приложения.

Что такое кварцевый осциллятор?

Генератор — это схема, которая генерирует частоту с помощью настроенной схемы , и эта генерируемая частота известна как частота колебаний.Точно так же кварцевый генератор представляет собой электронную схему или устройство, которое используется для генерации стабильной частоты с помощью кристалла вместо настроенной схемы. Кристалл, когда вибрирует, действует как резонатор и в результате генерирует колебательную частоту. Схема резонатора использует кристалл для генерации колебаний, что привело к названию Crystal Oscillator . Символ и схема кварцевого генератора показаны ниже:

Узнайте больше о кварцевом кристалле и кварцевом генераторе здесь.

Что такое керамический резонатор?

Подобно кварцевому генератору, керамический резонатор также представляет собой электронную схему или устройство, используемое для генерации выходного сигнала частоты колебаний с помощью керамики в качестве резонирующего пьезоэлектрического материала. Материал может иметь два или более электродов, которые при подключении к цепи генератора испытывают механическую вибрацию, и в результате генерируется колебательный сигнал определенной частоты.Схема резонатора аналогична схеме кварцевого генератора и показана ниже:

Когда резонатор работает, механические колебания создают колебательное напряжение из-за пьезоэлектрического материала, то есть керамики, и колебательное напряжение затем передается на электроды в качестве выходного сигнала. Обратный принцип используется в случае обратного пьезоэффекта.

Кварцевый осциллятор против резонатора

Хотя оба они имеют одинаковый рабочий процесс и генерируют колебания частоты в качестве выходного сигнала, у них есть некоторые различия в свойствах, из-за которых генератор во многих случаях заменяет резонатор, а именно:

• Диапазон частот — Кристаллический осциллятор имеет гораздо более высокую добротность, чем у керамического резонатора, благодаря чему кварцевый осциллятор имеет частотный диапазон от 10 кГц до 100 МГц, в то время как частотный диапазон керамического резонатора варьируется от 190 кГц до 50 МГц.

• Выход — Кристаллический осциллятор обеспечивает высокую стабильность частоты на выходе, а керамический резонатор также обеспечивает стабильность на выходе не так хорошо по сравнению с кварцевым генератором.Что касается точности выходной частоты, кварцевый осциллятор обеспечивает гораздо более точный выходной сигнал, чем керамический резонатор, для которого такие параметры, как температура, являются чувствительным элементом. Точность генератора составляет 10–1000 частей на миллион, а для резонатора — 0,1–1%.

• Эффект, обусловленный параметрами — для керамического резонатора толщина керамического материала будет определять выходную резонансную частоту, в то время как для кварцевых генераторов выходная резонансная частота зависит от размера, формы, эластичности и скорости звука в материале.Кристаллический осциллятор имеет очень низкую зависимость от температуры, то есть они очень стабильны даже при изменении температуры, а керамический резонатор немного больше зависит от температуры, чем кварцевый осциллятор. Для кварцевого генератора выходные характеристики зависят от режима вибрации и угла, под которым кристалл разрезается, в то время как в резонаторе в основном имеет значение толщина.

• Допуск и чувствительность — Кристаллический осциллятор имеет меньшую устойчивость к ударам и вибрации, в то время как керамический резонатор имеет сравнительно высокую устойчивость. Кварцевый генератор имеет низкую устойчивость к электростатическому разряду (ESD), в то время как керамический резонатор имеет высокую устойчивость к электростатическому разряду. Осцилляторы более чувствительны, чем резонаторы, чувствительность можно сравнить по излучению. Кварц имеет допуск по частоте 0,001%, а PZT — 0,5%.

• Зависимость конденсатора — Резонаторы могут иметь внутренние конденсаторы или иногда нуждаться во внешних конденсаторах, в то время как генератору требуются внешние конденсаторы, и их значение зависит от того, с каким кристаллом предназначен для работы.

• Используемый материал — Кристаллический осциллятор изготовлен из кварца в качестве материала пьезоэлектрического резонатора, а керамические резонаторы изготовлены из титаната циркония свинца (PZT), который известен как пьезоэлектрический керамический материал с высокой стабильностью. Кристаллический осциллятор сложно изготовить, в то время как керамический резонатор прост в изготовлении.

• Применения — Керамические резонаторы используются в микропроцессорных приложениях, где стабильность частоты не важна, в то время как кристаллический осциллятор можно найти во всем, от телевизоров до детских игрушек с электрическими компонентами.Резонаторы хороши для низкоскоростной связи через последовательный порт, в то время как кварцевые генераторы имеют частоты для поддержки высокоскоростной последовательной связи. Резонаторы не имеют частот, доступных для высокоскоростной связи через последовательный порт. С точки зрения приложений на основе часов, резонаторы не очень подходят для часов реального времени / хронометража / настенных часов, в то время как осцилляторы могут подходить для хронометража / RTC / настенных часов, если они настроены с переменным конденсатором, ожидайте дрейфа на несколько минут в год, если нет. настроен.

Страница не найдена | SiTime

Описание:

Средство очистки джиттера MEMS с 10 выходами, низкий уровень джиттера

Описание:

Низкий джиттер, сетевой синхронизатор MEMS с 8 выходами

Описание:

Низкий джиттер, сетевой синхронизатор MEMS с 11 выходами

Описание:

Генератор тактовых импульсов MEMS с низким уровнем джиттера, 10 выходов

Описание:

Генератор тактовых импульсов MEMS с низким уровнем джиттера, 11 выходов

Описание:

Стандартная частота ± 10 до ± 50 ppm Дифференциальный XO

Описание:

От 1 до 220 МГц, от ± 10 до ± 50 ppm Дифференциальный XO

Описание:

От 220 до 625 МГц, от ± 10 до ± 50 ppm Дифференциальный XO

Описание:

Дифференциал со сверхнизким джиттером стандартной частоты XO

Описание:

От 1 до 220 МГц, дифференциальный XO со сверхнизким джиттером

Описание:

От 220 до 725 МГц, сверхнизкий дифференциал джиттера XO

Описание:

Дифференциальный XO со сверхнизким джиттером для стандартных сетевых частот

Описание:

Дифференциальный XO с низким джиттером для стандартных сетевых частот

Описание:

3. От 57 до 77,76 МГц, маломощный генератор

Описание:

от 1 до 110 МГц, генератор SOT23

Описание:

от 115 до 137 МГц, генератор SOT23

Описание:

от 1 до 110 МГц, маломощный генератор

Описание:

от 115 до 137 МГц, маломощный генератор

Описание:

Осциллятор от 1 до 80 МГц, от ± 10 до ± 50 ppm

Описание:

Осциллятор от 80 до 220 МГц, от ± 10 до ± 50 ppm

Описание:

Высокотемпературный генератор стандартной частоты

Описание:

От 1 до 110 МГц, высокотемпературный (от -40 до + 125 ° C) Генератор SOT23

Описание:

от 115 до 137 МГц, высокотемпературный (от -40 до + 125 ° C) Генератор SOT23

Описание:

от 1 до 110 МГц, широкий диапазон температур (от -55 до + 125 ° C) Генератор SOT23

Описание:

от 119 до 137 МГц, широкий диапазон температур (от -55 до + 125 ° C) Генератор SOT23

Описание:

1–110 МГц, осциллятор SOT23 AEC-Q100 с широким диапазоном температур

Описание:

от 115 до 137 МГц, осциллятор SOT23 AEC-Q100 с широким диапазоном температур

Описание:

От 1 до 110 МГц, высокотемпературный осциллятор (от -40 до + 125 ° C)

Описание:

от 115 до 137 МГц, высокотемпературный осциллятор (от -40 до + 125 ° C)

Описание:

от 1 до 110 МГц, широкий температурный осциллятор (от -55 до + 125 ° C)

Описание:

от 119 до 137 МГц, широкий температурный осциллятор (от -55 до + 125 ° C)

Описание:

1–110 МГц, широкотемпературный осциллятор AEC-Q100 (от -55 до + 125 ° C)

Описание:

от 115 до 137 МГц, широкотемпературный осциллятор AEC-Q100 (от -55 до + 125 ° C)

Описание:

От 1 до 220 МГц, AEC-Q100 Дифференциальный XO со сверхнизким джиттером

Описание:

От 220 до 725 МГц, AEC-Q100 Дифференциальный XO со сверхнизким джиттером

Описание:

от 1 до 150 МГц, генератор с расширенным спектром AEC-Q100

Описание:

От 1 до 220 МГц, дифференциальный генератор с расширенным спектром

Описание:

От 1 до 110 МГц, маломощный генератор с расширенным спектром

Описание:

от 1 до 141 МГц, осциллятор с расширенным спектром

Описание:

Дифференциал со сверхнизким джиттером от 1 до 220 МГц VCXO

Описание:

Дифференциал со сверхнизким джиттером, от 220 до 725 МГц, VCXO

Описание:

Стандартная частота VCXO

Описание:

от 1 до 80 МГц, от ± 10 до ± 50 ppm VCXO

Описание:

от 80 до 220 МГц, от ± 10 до ± 50 ppm VCXO

Описание:

Программируемый осциллятор I2C / SPI от 1 до 340 МГц

Описание:

Программируемый осциллятор I2C / SPI от 340 до 725 МГц

Описание:

от 1 до 220 МГц, от ± 10 до ± 50 ppm XO

с цифровым управлением

Описание:

От 1 до 220 МГц, дифференциальный XO с цифровым управлением

Описание:

От 220 до 625 МГц, дифференциальный XO с цифровым управлением

Описание:

от 1 до 60 МГц, Stratum 3E OCXO

Описание:

от 1 до 60 МГц, Stratum 3E DCOCXO

Описание:

± 0. 5 страниц в минуту Super-TCXO для GNSS / GPS

Описание:

от 1 до 60 МГц, от ± 0,5 до ± 2,5 ppm Super-TCXO

Описание:

от 60 до 220 МГц, ± 0.От 5 до ± 2,5 частей на миллион Super-TCXO

Описание:

от 1 до 60 МГц, Stratum 3 Super-TCXO

Описание:

от 60 до 220 МГц, Stratum 3 Super-TCXO

Описание:

от 60 до 220 МГц, ± 50 частей на миллиард Super-TCXO

Описание:

от 1 до 60 МГц, ± 50 частей на миллиард Super-TCXO

Описание:

от 1 до 60 МГц, ± 0. От 5 до ± 2,5 частей на миллион AEC-Q100 Super-TCXO

Описание:

от 60 до 220 МГц, от ± 0,5 до ± 2,5 ppm AEC-Q100 Super-TCXO

Описание:

от 1 до 60 МГц, ± 0.От 1 до ± 2,5 частей на миллион AEC-Q100 Super-TCXO

Описание:

от 60 до 220 МГц, от ± 0,1 до ± 2,5 ppm AEC-Q100 Super-TCXO

Описание:

Стандартная частота ± 5 ppm (VC) TCXO

Описание:

от 1 до 80 МГц, ± 5 ppm (VC) TCXO

Описание:

От 1 до 220 МГц, ± 5 ppm Дифференциальный (VC) TCXO

Описание:

От 220 до 625 МГц, дифференциал ± 5 ppm (VC) TCXO

Описание:

от ± 2 до ± 10 ppm TCXO малой мощности, от 10 до 60 МГц

Описание:

от 1 до 60 МГц, ± 0. От 5 до ± 2,5 частей на миллион Super-TCXO

Описание:

от 60 до 220 МГц, от ± 0,5 до ± 2,5 ppm Super-TCXO

Описание:

от 1 до 60 МГц, ± 0.Точность от 1 до ± 0,25 ppm Super-TCXO

Описание:

От 1 до 60 МГц, точность ± 50 частей на миллиард Super-TCXO

Описание:

от 60 до 220 МГц, точность ± 50 частей на миллиард Super-TCXO

Описание:

от 60 до 220 МГц, ± 0. Точность от 1 до ± 0,25 ppm Super-TCXO

Описание:

от 115 до 137 МГц, расширенный диапазон температур (от -55 до 125 ° C) Генератор SOT-23

Описание:

от 1 до 110 МГц, расширенный диапазон температур (от -55 ° C до 125 ° C) Генератор SOT-23

Описание:

Осциллятор от 115 до 137 МГц, расширенный диапазон температур (от -55 до 125 ° C)

Описание:

от 1 до 110 МГц, расширенный температурный (от -55 ° C до 125 ° C) осциллятор

Описание:

от 1 до 150 МГц, расширенный спектр, расширенная температура (от -55 ° C до 125 ° C)

Описание:

От 1 до 220 МГц, сверхнизкий джиттер, от ± 10 до ± 50 ppm Дифференциальный осциллятор

Описание:

От 220 до 725 МГц, сверхнизкий джиттер, от ± 10 до ± 50 ppm Дифференциальный осциллятор

Описание:

от 1 до 340 МГц, сверхнизкий джиттер, от ± 20 до ± 50 ppm, программируемый генератор I2C

Описание:

От 340 до 725 МГц, сверхнизкий джиттер, от ± 20 до ± 50 ppm, программируемый генератор I2C

Описание:

от 220 до 725 МГц, сверхнизкий джиттер, от ± 15 до ± 50 ppm VCXO

Описание:

от 1 до 220 МГц, сверхнизкий джиттер, от ± 15 до ± 50 ppm VCXO

Описание:

Сверхкомпактный, маломощный, низкий уровень джиттера, ± 5 ppm, 32. 768 кГц TCXO

Описание:

Сверхкомпактный, маломощный генератор с низким уровнем джиттера, от 1 Гц до 2,5 МГц

Описание:

Сверхмалый µPower, 32.768 кГц Quartz XTAL Замена

Описание:

µPower, 32,768 кГц Quartz XTAL Замена

Описание:

Сверхмалый с низким уровнем джиттера, 32. 768 кГц ± 50 ppm Генератор

Описание:

Сверхнизкое энергопотребление, сверхмалый генератор 32,768 кГц или 16,384 кГц

Описание:

Сверхмалый с низким уровнем джиттера, 32.Генератор 768 кГц ± 100 ppm

Описание:

Сверхмалый µPower, от ± 5 до ± 20 ppm, 32,768 кГц TCXO

Описание:

Сверхкомпактный, энергосберегающий, с низким уровнем джиттера, от ± 3 до ± 5 ppm, 32. 768 кГц TCXO

Описание:

Сверхмалое энергопотребление, ± 5 ppm, 32,768 кГц TCXO с внутрисистемной автокалибровкой

Описание:

Сверхмалый микропитание, от 1 Гц до 32.Генератор 768 кГц

Описание:

Сверхмалое энергопотребление, от 1 Гц до 462,5 кГц, осциллятор ± 50 ppm

Описание:

Сверхмалое энергопотребление, низкий уровень джиттера, от 1 Гц до 2. 5 МГц TCXO

Описание:

Сверхкомпактный, маломощный генератор с низким уровнем джиттера, от 1 Гц до 2,5 МГц

Описание:

От 1 до 26 МГц, сверхмалый микроконтроллер

Описание:

Резонаторы ApexMEMS МГц, 0. 18 мм2

Описание:

SiT1252 Встроенный MEMS-резонатор, кГц

Кварцевый кристаллический резонатор, резонатор на ПАВ, датчик QCM

Одним из ключевых компонентов всех электронных устройств является кварцевый резонатор.При сегодняшнем развитии новых приложений требования к кристаллам кварца разнообразны. Хорошее понимание физических и практических возможностей кварцевого резонатора необходимо, чтобы сделать правильный выбор этого компонента при проектировании.

Чтобы назвать представление:

• Пакет : Корпус кристалла SMD или корпус кристалла со сквозным отверстием (кристалл THD)
• Размер : какое место на плате доступно.
• Начальная частота в зависимости от нагрузки электронных компонентов, подключенных к кварцевому резонатору
• Допуск начальной частоты
• Допуск по частоте в определенном диапазоне температур
• ESR (эквивалентное последовательное сопротивление)

Существуют различные типы огранки кристалла для покрытия частотного диапазона от килогерца (например, 32.768 кГц) до более 100 МГц. Обычно кристалл XY-среза используется для низкочастотных кристаллов. Кристалл AT-cut работает от 1 МГц до 40 МГц (в общем) и может работать в обертонном режиме (3-й, 5-й, 7-й). Кристалл среза BT имеет почти те же характеристики, что и кристалл среза AT, но может работать только в основном режиме. Кристалл SC-среза в основном используется для высокопроизводительных приложений, поскольку он имеет несколько превосходных характеристик. Это самые распространенные формы огранки кристаллов. (Некоторую общую информацию о кварцевых резонаторах можно найти здесь)

Инженерам-конструкторам не всегда легко сделать правильный выбор, какой тип кристалла можно использовать.FCD-Tech может помочь найти правильный тип кристалла, который соответствует требованиям электронного приложения. У нас есть широкий ассортимент различных корпусов SMD Crystal, а также корпусов для сквозных отверстий, доступных в широком диапазоне частот. Мы также очень хорошо знаем, что цена имеет значение, и предложим конкурентоспособные решения.

Свяжитесь с FCD-Tech по электронной почте или через контактную форму, если у вас есть вопросы или вам нужна поддержка, чтобы найти правильный кварцевый резонатор.

Обзор Типы кристаллов кварца:

Доступны многие типы кристаллических корпусов SMD, от небольших керамических корпусов до металлических сварных корпусов.Различные диапазоны частот и спецификации для начальных допусков частоты и температурных допусков.

Хорошо известными типами кристаллов со сквозным отверстием являются HC49U, низкопрофильные HC49US, UM1, UM5 доступны на странице обзора. По особым требованиям, таким как кристаллы, запечатанные из стекла с низким уровнем старения, или кристаллы специальной огранки SC, обращайтесь в FCD-Tech.

Кристалл 32,768 кГц (в основном используется для синхронизации), а также другие низкочастотные кристаллы в килогерцовом диапазоне.Кристаллические корпуса KHz имеют SMD, а также (цилиндрические) пакеты со сквозными отверстиями. Доступно несколько вариантов допусков по частоте.

Кристаллы как датчик для измерения массы, давления, силы и температуры. В микровесах с кварцевыми кристаллами (QCM) используется контрольный кристалл для измерения изменений массы. Другие варианты пьезокристаллических сенсоров можно найти в этом разделе, а также испытательное оборудование.

Резонаторы на ПАВ используются во многих случаях, в которых используются кристаллы кварца, поскольку они могут работать на более высоких частотах. Они часто используются в радиопередатчиках, где не требуется настраиваемость. Диапазон частот для резонаторов на ПАВ составляет от 224 МГц до 820 МГц. Опции для нестандартных единиц.

Авторские права @ 2019 FCD-Tech B. V.

Zircon — это дополнительная тема Drupal
, разработанная WeebPal.

Как выжить в космосе

В нашем недавнем сообщении в блоге «Проверенные в космосе кристаллические осцилляторы и резонаторы» мы отправили вас в путешествие в космос. Вы видели, с какими проблемами должны столкнуться и Кристальные Осцилляторы, и Резонаторы, находясь в глубинах космоса. Мы собираемся отправиться в еще одно похожее, но более конкретное путешествие!

Резонаторы в космосе будут в центре внимания этого поста.Кварцевые резонаторы можно использовать для самых разных целей в космическом корабле. Я уверен, что вы можете представить себе, какие экстремальные испытания и суровость могут возникнуть в огромном мире космоса с этими тонкими резонаторами.

В этом посте вы узнаете, 6 способов, которыми резонаторы спроектированы так, чтобы выдерживать интенсивную космическую среду , сохраняя при этом свою отличную функциональность.

1. Запечатанный поцелуем? (Больше похоже на герметично закрытый)

Во время космических путешествий одно из важнейших требований, предъявляемых к космическому кораблю, — это герметичность.Для резонаторов тем более важно, чтобы их герметичное уплотнение не было нарушено, чтобы их внутренние части оставались герметичными. Если уплотнение сломано, резонатор становится восприимчивым к повреждениям, в том числе к значительному старению за короткий промежуток времени, а также к увеличению его эквивалентного последовательного сопротивления.

2. Принятие космической радиации

Без защитного слоя атмосферы, который есть на Земле, космический корабль испытывает регулярные приступы ионизирующего излучения в дополнение к различным другим типам космического излучения, которые могут привести к повреждению кварцевого резонатора, если он специально не подготовлен к путешествию.Сегодняшние резонаторы состоят из комбинации элементов в определенном соотношении, чтобы обеспечить максимальную защиту от космического излучения. Кварцевый резонатор также имеет покрытие из специально подготовленного поликарбоната, которое способно поглощать часть излучения, исходящего из космоса, и предотвращать его попадание в резонатор.

3. Защита от вибрации

Резонаторы земного базирования не смогут справиться с движением, связанным с запуском космического корабля, и, скорее всего, сломаются или сломаются во время запуска.Другие вредные побочные эффекты вибрации могут включать нежелательные боковые полосы, а также ухудшение характеристик фазового шума. Чтобы выдержать вибрацию при запуске, космический корабль и все его компоненты должны быть спроектированы особым образом и изготовлены из тщательно отобранных материалов, которые могли бы выдерживать часто сильные вибрации, которые корабль будет испытывать при входе в атмосферу и выходе из нее. планета.

4. Термостойкость

В космосе экстремальные температуры, которые испытывает космический корабль, не похожи ни на что из того, что когда-либо испытывали люди, живущие в атмосфере Земли. Кварцевый резонатор должен работать в самых суровых температурных условиях — от холода космоса до обжигающих температур нефильтрованных солнечных лучей. Для этого разработаны кристаллы, пригодные для использования в космосе, чтобы гарантировать, что они не будут испытывать слишком большого расширения или сжатия и имеют пониженный температурный коэффициент, чтобы выдерживать экстремальные температуры без плавления.

5. Большая работа, меньший размер

Еще один очень важный момент, который следует учитывать, — это то, что на борту космического корабля очень мало места.По этой причине кварцевый резонатор должен быть как можно меньше и способным плотно вписаться в ограниченное пространство на блоке управления корабля. Одна из самых первых целей ученых, разрабатывающих кварцевые резонаторы для космических исследований, заключалась в том, чтобы как можно больше уменьшить их размер. Это привело к неуклонному уменьшению размеров резонаторов с годами.

6. Низкий фазовый шум

Фазовый шум резонатора определяет точность его частоты, а также разрешение измерения.Точность резонатора становится все более важной в космосе для расчетов корабля. Таким образом, низкий фазовый шум необходим для создания кварцевого резонатора, пригодного для использования в космосе.

Учет этих факторов при выборе конкретного типа кварцевого резонатора для ваших космических приложений гарантирует, что кварцевый резонатор можно будет использовать внутри навигационных элементов управления и датчиков без ущерба для успеха миссии.

Ищете дополнительную информацию? Посетите нашу страницу ресурсов или запланируйте обсуждение с нашей командой инженеров.

Пьезоэлектрический кварцевый резонатор и его эквивалентная электрическая схема

Кварцевый пьезоэлектрический резонатор исследуется экспериментально и теоретически с особым вниманием к эквивалентной электрической системе, которая может его представлять.

Показано, что, как теоретически предсказал Баттерворт, такой резонатор может быть представлен последовательно включенными индуктивностью, сопротивлением и емкостью. Они изображены параллельно с другим небольшим конденсатором, и все они включены последовательно с третьим конденсатором, причем дополнительные конденсаторы представляют собой воздушные зазоры.Разработаны уравнения для тока в колебательном контуре, к которому присоединен резонатор, и установлено, что существует почти полное соответствие между формами кривой тока, полученными теоретически и экспериментально. Обнаружено, что это согласие справедливо для продольных резонаторов с частотой до 44000 и для поперечных резонаторов с частотой до 15000000 периодов в секунду.

Далее показано, как логарифмический декремент резонатора может быть получен из выпрямленной линии, построенной из наблюдения тока в колебательном контуре как функции ширины частоты в трещине, которая проходит через вершину резонансной кривой.

Далее разрабатываются методы анализа эквивалентной сетки на ее компоненты, и показано, что этот анализ может быть осуществлен путем проведения серии наблюдений тока в резонансе, когда воздушные зазоры изменяются на известные величины, или когда эффективному сопротивлению колебательного электрического контура заданы разные известные значения.

Теоретические и экспериментальные результаты согласуются. Величина шунтирующего конденсатора несколько меньше, чем измеренная на соседней частоте вне области резонанса.Предлагается возможное объяснение.

Изучается влияние изменения воздушного зазора на частоту отклика и обсуждается разница между предсказанием и наблюдением. Эта разница составляет всего несколько частей на сто тысяч. В случае поперечных резонаторов заметные эффекты возникают, когда воздушный зазор изменяется в областях, где его длина является неотъемлемой частью полуволн сверхзвуковых воздушных волн, создаваемых вибрацией кварца.

Температурный коэффициент частоты большого количества резонаторов исследуется в диапазоне температур до 40 ° C.Выявлено, что получаются очень разные результаты и предлагаются возможные объяснения.

Рассмотрены эффекты смещения резонатора из положения центральности. Показано, что они небольшие, но не совсем незначительные.

Затем ток, измеряемый кварцевой сеткой, детально исследуется теоретически, и приводятся одна или две экспериментальные кривые вместе с графическим методом вывода кривой тока из постоянных кварца.