Ressonadors de quars: finalitat, aplicació, principi d'acció, característiques d'ús

Per a què serveixen els ressonadors de quars?

L'electrònica digital moderna, completa amb microprocessadors i microcontroladors, és simplement impensable sense oscil·lacions del rellotge. I on s'obtenen les oscil·lacions del rellotge, hi ha el funcionament del generador i del sistema oscil·lant, i on hi ha el sistema oscil·lant apareixerà necessàriament tant el fenomen de la ressonància com un paràmetre tan important com el factor qualitat. Aquí ens presentem els ressonadors de quars (oscil·ladors).

El ressonador de quars (quars) és un generador d'oscil·lacions electromagnètiques amb un alt grau de constància de freqüència, que utilitza les propietats piezoelèctriques i mecàniques de la placa de quars.

Segons el principi de funcionament, un ressonador de quars és un oscil·lador amb estabilització de freqüència de quars. Aquests generadors s'utilitzen com a generador principal altament estable en equips de mesura, estàndards de freqüència i temps, rellotges de quars, així com en diversos equips electrònics.

L'inconvenient dels ressonadors de quars és que només es poden generar a freqüències fixes determinades per la freqüència de ressonància del quars, i pràcticament no permet l'afinació de freqüència.

Tots els circuits de ressonadors de quars es divideixen en dos grans grups segons quina ressonància de quars (paral·lel o sèrie) s'hi faci servir. Els més estesos són els circuits ressonadors de quars, en els quals el quars funciona prop de la seva freqüència de ressonància paral·lela.

Per tant, un ressonador de quars en un circuit electrònic és una alternativa immillorable a qualsevol circuit oscil·lantformat per un condensador i un inductor. La sortida és el factor Q més alt dels ressonadors de quars. Mentre que un bon circuit LC arriba a un factor Q de 300, el factor Q d'un ressonador de quars pot arribar fins a 10.000.000. Com podeu veure, la superioritat és de desenes de milers de vegades. Per tant, cap circuit oscil·lant no es pot comparar amb un ressonador de quars en termes de factor Q.

No cal dir sobre l'efecte de la temperatura sobre la freqüència de ressonància. La freqüència de ressonància del mateix circuit oscil·lant depèn fortament del TKE (coeficient de temperatura de la capacitat) del condensador que hi entra. El quars, en canvi, té una estabilitat a la temperatura molt elevada, per aquest motiu els ressonadors de quars mantenen fermament les seves posicions com a fonts d'oscil·lació per als generadors de freqüència de rellotge amb diversos propòsits.

Com funciona un ressonador de quars

Per entendre com funciona i funciona un ressonador de quars, n'hi ha prou amb recordar què és efecte piezoelèctric... Imagineu una llosa de quars a baixa temperatura (diòxid de silici) tallada d'un cristall d'una determinada manera.L'angle amb el qual es talla una hòstia del cristall determina les propietats electromecàniques del ressonador que s'està produint. Els elèctrodes estan units a aquesta placa per ambdós costats dipositant capes de níquel, platí, or o plata, i s'hi uneixen filferros sòlids. Tota l'estructura es col·loca en una petita carcassa segellada.

Així, es va obtenir un sistema oscil·lant electromecànic, que té (a causa de les característiques naturals del quars de baixa temperatura) un efecte piezoelèctric i té la seva pròpia freqüència de ressonància.

Si ara s'aplica una tensió alterna als elèctrodes, la freqüència del qual és propera a la freqüència de ressonància del sistema oscil·lant resultant, la placa començarà a contraure's i expandir-se mecànicament amb la màxima amplitud i, a causa de l'efecte piezoelèctric, més propera serà. la freqüència de la tensió aplicada és a la ressonància, menor serà la resistència del ressonador. Aquesta és l'analogia d'un ressonador de quars amb un circuit oscil·lador d'alta freqüència. El resultat és essencialment anàleg a un circuit LC en sèrie.

Característiques d'un ressonador de quars

Un ressonador de quars es pot representar en forma de circuit equivalent, en el qual C0 és la capacitat elèctrica de muntatge formada pels suports de cable metàl·lic i els elèctrodes. C1, L i R són la capacitat, la inductància i la resistència activa de la placa directament amb elèctrodes, com a anàleg d'un circuit oscil·lant real obtingut a causa de les propietats electromecàniques de la placa.

Si excloem la capacitat de muntatge C0 del circuit, obtindrem explícitament un circuit oscil·lant en sèrie.Pel que fa a la designació del ressonador al diagrama, sembla un condensador amb un rectangle que simbolitza un cristall de quars entre les plaques.

En el procés de muntatge i desmuntatge de ressonadors de quars en plaques mitjançant soldadura, cal recordar que el sobreescalfament del quars per sobre de 573 ° C està ple de pèrdua de les propietats piezoelèctriques del cristall.