Кварцевые резонаторы и генераторы GEYER ELECTRONIC
Кварцевый резонатор – радиодеталь, использующая пьезоэлектрический эффект. Он характеризуется тем, что под механическим воздействием между противоположными сторонами диэлектрика возникает электрическое поле. Эффект может быть обратным. То есть электрический потенциал может вызывать деформацию тела диэлектрика. Идеальным материалом для резонатора служит минерал – кварц.
Кварцевые радиокомпоненты бывают различных видов, в зависимости от предъявляемых к ним требований. КР разделяют по следующим признакам.
Тип корпуса
Материал корпуса
Форма прибора
Количество резонансных систем
Защита корпуса
Назначение
| 25 – 75 МГц | Третья гармоника | ||
| 75 – 100 МГц | Пятая гармоника | ||
| HC-49/US | 3 – 33,5 МГц | Основная гармоника | |
| 26 – 75 МГц | Третья гармоника | ||
| Стабильность частоты | HC-49/U | ±30 x10 -6 | Tокр.среды=25°C |
| HC-49/US | |||
| Температурная стабильность частоты | HC-49/U | ±50 x10 -6 | -20. +70°C |
| HC-49/US | -10. +60°C | ||
| Диапазон рабочих температур | HC-49/U | -20. +70°C | |
| HC-49/US | -10. +60°C | ||
| Параллельная ёмкость | HC-49/U | не более 7 пФ | |
| HC-49/US | |||
| Нагрузочная ёмкость | HC-49/U | 20 пФ (8. 50 пФ) | |
| HC-49/US | |||
| Старение | HC-49/U | 5×10 -6 за год | |
| HC-49/US |
| Отличаются они размерами и конструкцией выводов. |
Кварцевые автогенераторы, Кварцевые резонаторы, Электрическая схема кварцевого автогенератора — ОСНОВЫ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
- Пример запроса кварцевого резонатора серии KX-9A на стандартную частоту 25 МГц со стандартным отклонением ±30 ppm, стандартной емкостью нагрузки 16пф и диапазон рабочих температур -20…70°С: KX-9A 25.0 MHz;
- Пример запроса кварцевого резонатора серии KX-9A на нестандартную частоту 26,3МГц с нестандартным отклонением ±10 ppm, с нестандартной емкостью нагрузки 12 пф и диапазоном рабочих температур -40…85°С: KX-9AT 26,3MHz 12pF 10 ppm.
Свойства кварцевого резонатора
Во многих приборах резонансный радиокомпонент является незаменимым элементом. К положительным свойствам КР относятся:
- Хорошая добротность превышает этот показатель аналогичных устройств. Добротность характеризует ширину резонанса, определяющую, во сколько раз запас энергии больше её потери за время изменения фазы на 1 радиан. Кварц достигает значений добротности в 104-106 раз больше, чем эквивалентный колебательный контур.
- Невосприимчивость к перепадам температуры окружающей среды;
- Каскадные фильтры на кварцевых радиодеталях позволяют обходиться без ручной настройки;
- Большой срок службы;
- Простота устройства прибора делает КР доступной деталью на радиорынке.
Принцип работы кварцевого резонатора
Для создания резонаторов подходит низкотемпературный кварц, обладающий ярко выраженными пьезоэлектрическими свойствами. Химически кварц весьма устойчив, и растворить его можно лишь в гидрофторидной кислоте. По твердости кварц превосходит опал, но до алмаза не дотягивает.
При изготовлении кварцевой пластинки, от кристалла кварца под строго заданным углом вырезают кусочек. В зависимости от угла среза полученная кварцевая пластинка будет отличаться по своим электромеханическим свойствам.
Кварцевый резонатор
Эквивалентная схема
На эквивалентной схеме: C2 – статическая электроемкость пластинок с держателями, L – индуктивность, С1 — емкость, R – сопротивление, отражающие электромеханические свойства установленной пластинки кварца. Если убрать монтажные элементы, останется последовательный LC-контур.
В процессе монтажа на печатную плату, кварцевый резонатор нельзя перегревать, ведь конструкция его довольно хрупка, и перегрев может привести к деформации электродов и держателя. На электрических схемах кварцевый резонатор обозначается так:
Кварцевый резонатор на схеме
Обозначение кварцевого резонатора на схеме похоже на обозначение конденсатора с прямоугольником между пластинами (кварцевая пластинка), и с надписью «ZQ» или «Z».
Часто причиной повреждения кварцевого резонатора является падение или сильный удар устройства, в котором он установлен. Такие повреждения свойственны малогабаритным приборам, которые легко уронить. Однако, по статистике, подобные повреждения кварцевых резонаторов встречаются крайне редко, и чаще неисправность прибора оказывается вызвана иной причиной.
Чтобы проверить кварцевый резонатор на исправность, можно собрать небольшой пробник. Он поможет не только убедиться в работоспособности резонатора, но и увидеть его резонансную частоту. Схема пробника представляет собой типичную схему кварцевого генератора на одном транзисторе.
Схема пробника
Включив резонатор между базой и минусом остается измерить частотомером резонансную частоту. Эта схема подойдет и для предварительной настройки колебательных контуров.
Когда схема включена, исправный резонатор станет способствовать генерации колебаний, и на эмиттере транзистора можно будет наблюдать переменное напряжение. Его частота будет соответствовать основной резонансной частоте тестируемого кварцевого резонатора.
Данный пробник удобен и для предварительной настройки колебательных контуров. В этом случае конденсатор C1 обязателен, хотя при проверке резонаторов его можно из схемы исключить. Контур просто подключается вместо резонатора, и схема начинает генерировать колебания аналогичным образом.
Пробник собранный по приведенной схеме замечательно работает на частотах от 15 до 20 МГц. Для иных диапазонов вы всегда можете поискать схемы в интернете. Благо их там много, как на дискретных компонентах, так и на микросхеме.
Обозначение кварцевого резонатора на схеме: принцип работы и конструкция
Свойства кварцевого резонатора
Во многих приборах резонансный радиокомпонент является незаменимым элементом. К положительным свойствам КР относятся:
- Хорошая добротность превышает этот показатель аналогичных устройств. Добротность характеризует ширину резонанса, определяющую, во сколько раз запас энергии больше её потери за время изменения фазы на 1 радиан. Кварц достигает значений добротности в 104-106 раз больше, чем эквивалентный колебательный контур.
- Невосприимчивость к перепадам температуры окружающей среды;
- Каскадные фильтры на кварцевых радиодеталях позволяют обходиться без ручной настройки;
- Большой срок службы;
- Простота устройства прибора делает КР доступной деталью на радиорынке.
Параметры температуры
- по назначению (генераторный, фильтровый и т.д.);
- по заполнению внутреннего объема корпуса (негерметизированный, герметизированный, вакуумный и др.);
- по порядку колебаний пьезоэлемента;
- по числу электромеханических резонансных систем (одинарный, сдвоенный и т.д.).
Принцип работы кварцевого резонатора
Дифференциальный автомат надежная защита электрических цепей и человека
Работа устройства основана на пьезоэффекте минеральной пластинки. Её вырезают из массива минерала под определённым углом. Параметр уклона обеспечивает необходимые электрохимические характеристики радиокомпонента.
Пластинку покрывают с обеих сторон драгоценным металлом (в основном серебром). К покрытию минерала припаивают выводные электродные ножки. Конструкцию заключают в герметичный корпус прибора. Прибор представляет собой колебательный контур, который имеет собственную резонансную частоту.
Устройство резонатора
