什么是石英谐振器,它是如何工作的?

石英谐振器是一种基于压电效应以及机械谐振的电子器件。它被无线电台使用,它在时钟和计时器中设置载波频率,并在其中固定 1 秒的间隔。

什么是石英谐振器,它是如何工作的?

它是什么以及为什么需要它

该设备是提供高精度谐波振荡的源。与同类产品相比,它具有更高的工作效率,稳定的参数。

现代设备的第一个例子出现在 1920-1930 年的无线电台中,作为具有稳定运行的元件,能够设置载波频率。他们:

  • 取代了在 1917 年由于 Alexander M. Nicholson 的发明而出现的在 segnaetium 盐上工作的晶体谐振器,并以其不稳定性而著称;
  • 它们取代了以前效率不高(高达 300)且受温度变化影响的线圈电容器电路。

不久之后,石英谐振器成为计时器、时钟的组成部分。固有共振频率为 32768 Hz 的电子元件,在二进制 15 位计数器中将时间间隔设置为 1 秒。

这些设备今天用于:

  • 石英钟,无论环境温度如何,都能保持准确性;
  • 测量仪器,保证读数的高精度;
  • 海回声测深仪用于海底勘测和测绘、固定礁石、浅滩、在水中寻找物体
  • 对应于频率合成参考振荡器的电路;
  • 用于指示单边带或电报信号的波形电路;
  • 具有中频 DSB 信号的收音机;
  • 带通滤波器 超外差式接收机比 LC 滤波器更稳定、更稳健。

这些设备由不同的外壳制成。它们分为用于体积安装的引线和用于表面安装的SMD。

它们的运行取决于开关电路的可靠性,这会影响:

  • 频率偏离要求值,参数的稳定性;
  • 设备老化率;
  • 负载电容。

石英谐振器的特性

优于以前存在的类似物,这使得该设备在许多电子电路中不可或缺,并解释了该设备的范围。事实证明,自发明以来的第一个十年中,美国(不包括其他国家)生产了超过 100,000 台设备。

在石英谐振器的积极特性中,解释了设备的受欢迎程度和需求:

  • 良好的品质因数,其值 - 104-106 - 超过以前使用的类似物的参数(品质因数为 300);
  • 小尺寸,可以以毫米为单位进行测量;
  • 对温度的抵抗力,它的波动;
  • 使用寿命长;
  • 易于制造;
  • 无需手动调整即可构建高质量级联滤波器的可能性。

石英谐振器也有缺点:

  • 外部元件允许在窄范围内进行频率调谐;
  • 结构脆弱;
  • 不要忍受过热。

维迪-克瓦尔切维-雷佐纳托罗夫

石英谐振器的工作原理

该设备的工作原理是压电效应,它出现在一块石英板上,并且温度很低。该元素是从单晶石英切割而成,观察给定的角度。后者决定了谐振器的电化学参数。

板的两面都涂有一层银(铂、镍、金都合适)。然后将它们牢固地固定在密封的外壳中。该设备是一个有自己的谐振频率的振荡系统。

当电极暴露在交流电压下时,具有压电特性的石英板会弯曲、压缩、移动(取决于晶体加工的类型)。同时,反电动势出现在其中,就像在振荡电路中的电感线圈中一样。

当以与板的自然振荡一致的频率施加电压时,器件中会发生共振。同时:

  • 石英元件的振荡幅度增加;
  • 谐振器的电阻大大降低。

在频率相等的情况下,维持振荡所需的能量很低。

电路图中石英谐振器的名称

该器件的命名与电容器类似。区别:在垂直段之间放置一个矩形 - 由石英晶体制成的板的符号。矩形和电容器盖的侧面由间隙隔开。在原理图附近可能有设备的字母名称 - QX。

马尔基罗夫卡-克瓦尔切维-雷佐纳托罗夫

如何测试石英谐振器

如果小型设备受到强烈冲击,就会出现问题。当设计中包含谐振器的设备掉落时,就会发生这种情况。后者失败并需要更换相同的参数。

检查谐振器的性能需要一个测试仪。它是根据基于晶体管KT3102、5个电容器和2个电阻器的方案组装的(该设备类似于石英振荡器,组装在一个晶体管上)。

有必要将设备连接到晶体管的基极和连接中的负极,用保护电容器保护设备。开关电路的电源是恒定的9V。 Plus 连接到晶体管的输入端,它的输出端 - 通过一个电容器 - 一个频率计,它捕获谐振器的频率参数。

该方案用于调谐振荡电路。当谐振器良好时,它在连接时会产生振荡,从而导致在晶体管的发射极出现交流电压。并且电压的频率与谐振器的类似特性相吻合。

如果频率计没有记录频率的出现或检测到频率的存在,则该设备有缺陷,但它 - 与标称有很大不同,或者用烙铁加热外壳时变化很大。

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