Quartz resonator: layunin, aplikasyon, prinsipyo ng pagkilos, mga katangian ng paggamit

Para saan ang mga quartz resonator?

Ang mga modernong digital electronics, na kumpleto sa mga microprocessor at microcontroller, ay hindi maiisip nang walang mga oscillations ng orasan. At kung saan ang mga oscillations ng orasan ay nakuha, naroon ang pagpapatakbo ng generator at ang oscillating system, at kung saan ang oscillating system, ang parehong resonance phenomenon at tulad ng isang mahalagang parameter bilang ang kalidad na kadahilanan ay kinakailangang lilitaw. Narito kami ay ipinakilala sa mga quartz resonator (mga oscillator).

Ang quartz resonator (quartz) ay isang generator ng electromagnetic oscillations na may mataas na antas ng frequency constancy, na gumagamit ng piezoelectric at mechanical properties ng quartz plate.

Ayon sa prinsipyo ng operasyon, ang isang quartz resonator ay isang oscillator na may quartz frequency stabilization. Ang ganitong mga generator ay ginagamit bilang isang mataas na matatag na master generator sa pagsukat ng mga kagamitan, dalas at mga pamantayan ng oras, mga orasan ng kuwarts, pati na rin sa iba't ibang mga elektronikong kagamitan.

Ang kawalan ng mga quartz resonator ay maaari lamang itong makabuo sa mga nakapirming frequency na tinutukoy ng resonant frequency ng quartz, at halos hindi pinapayagan ang frequency tuning.

Ang lahat ng quartz resonator circuit ay nahahati sa dalawang malalaking grupo depende sa kung anong quartz resonance (parallel o series) ang ginagamit sa kanila. Ang pinakalat na kalat ay quartz resonator circuits, kung saan ang quartz ay nagpapatakbo malapit sa parallel resonance frequency nito.

Kaya, ang isang quartz resonator sa isang electronic circuit ay isang walang kapantay na alternatibo sa anuman oscillating circuitna binubuo ng isang kapasitor at isang inductor. Ang output ay ang pinakamataas na Q-factor ng quartz resonator. Habang ang isang magandang LC circuit ay umabot sa isang Q-factor na 300, ang Q-factor ng isang quartz resonator ay maaaring umabot ng hanggang 10,000,000. Gaya ng nakikita mo, ang superiority ay sampu-sampung libong beses. Kaya, walang oscillating circuit ang maihahambing sa isang quartz resonator sa mga tuntunin ng Q-factor.

Hindi na kailangang sabihin tungkol sa epekto ng temperatura sa dalas ng resonance. Ang resonant frequency ng parehong oscillating circuit ay lubos na nakasalalay sa TKE (temperatura coefficient of capacitance) ng capacitor na pumapasok dito. Ang kuwarts, sa kabilang banda, ay may napakataas na katatagan ng temperatura, sa kadahilanang ito ang mga quartz resonator ay matatag na humawak sa kanilang mga posisyon bilang mga mapagkukunan ng oscillation para sa mga generator ng dalas ng orasan para sa iba't ibang layunin.

Paano gumagana ang isang quartz resonator

Upang maunawaan kung paano gumagana at gumagana ang isang quartz resonator, sapat na upang matandaan kung ano ito epekto ng piezoelectric… Isipin ang isang slab ng low-temperature quartz (silicon dioxide) na pinutol mula sa isang kristal sa isang tiyak na paraan.Ang anggulo kung saan ang isang wafer ay pinutol mula sa kristal ay tumutukoy sa mga electromechanical na katangian ng resonator na ginagawa. Ang mga electrodes ay nakakabit na ngayon sa plate na ito sa magkabilang panig sa pamamagitan ng pagdedeposito ng mga layer ng nickel, platinum, ginto o pilak, at ang mga solidong wire ay nakakabit sa kanila. Ang buong istraktura ay inilalagay sa isang maliit na selyadong pabahay.

Kaya, nakuha ang isang electromechanical oscillating system, na mayroong (dahil sa mga likas na katangian ng mababang temperatura na kuwarts) isang piezoelectric na epekto at may sarili nitong resonant frequency.

Kung ngayon ang isang alternating boltahe ay inilapat sa mga electrodes, ang dalas ng kung saan ay malapit sa resonant frequency ng nagresultang oscillating system, pagkatapos ay ang plate ay magsisimulang mekanikal na kontrata at palawakin na may pinakamataas na amplitude, at dahil sa piezoelectric effect, mas malapit. ang dalas ng inilapat na boltahe ay sa resonance, mas mababa ang paglaban ng resonator. Ito ang pagkakatulad ng isang quartz resonator na may mataas na frequency oscillator circuit. Ang resulta ay mahalagang kahalintulad sa isang serye ng LC circuit.

Mga katangian ng isang quartz resonator

Ang isang quartz resonator ay maaaring kinakatawan sa anyo ng isang katumbas na circuit, kung saan ang C0 ay ang mounting electrical capacitance na nabuo ng mga metal cable holder at electrodes. Ang C1, L at R ay ang kapasidad, inductance at aktibong paglaban ng plato nang direkta sa mga electrodes, bilang isang analogue ng isang tunay na oscillating circuit na nakuha dahil sa mga electromechanical na katangian ng plate.

Kung ibubukod namin ang mounting capacitance C0 mula sa circuit, pagkatapos ay tahasan kaming makakakuha ng isang serye ng oscillating circuit.Tulad ng para sa pagtatalaga ng resonator sa diagram, mukhang isang kapasitor na may isang rektanggulo na sumisimbolo sa isang kristal na kuwarts sa pagitan ng mga plato.

Sa proseso ng pagpupulong at pag-disassembly ng mga quartz resonator sa mga board sa pamamagitan ng paghihinang, dapat itong alalahanin na ang sobrang pag-init ng kuwarts sa itaas 573 ° C ay puno ng pagkawala ng mga piezoelectric na katangian ng kristal.