Um ressonador de quartzo é um dispositivo eletrônico construído sobre o efeito piezoelétrico, bem como a ressonância mecânica. É utilizado por emissoras de rádio, onde define a frequência portadora, em horas e temporizadores, fixando neles um intervalo de 1 segundo.
Contente
O que é e por que é necessário
O dispositivo é uma fonte que fornece oscilações harmônicas de alta precisão. Possui, quando comparado com análogos, maior eficiência de trabalho, parâmetros estáveis.
As primeiras amostras de dispositivos modernos apareceram em estações de rádio em 1920-1930. como elementos com operação estável, capazes de ajustar a frequência da portadora. Eles são:
- eles substituíram os ressonadores de cristal de sal Rochelle, que surgiram em 1917 como resultado da invenção de Alexander M. Nicholson e eram caracterizados pela instabilidade;
- eles substituíram o circuito usado anteriormente por uma bobina e um capacitor, que não diferiam em fator de alta qualidade (até 300) e dependiam de mudanças de temperatura.
Um pouco mais tarde, os ressonadores de quartzo tornaram-se parte integrante dos temporizadores e relógios. Componentes eletrônicos com frequência de ressonância natural de 32768 Hz, que em um contador binário de 15 bits define um intervalo de tempo de 1 segundo.
Os dispositivos são usados hoje em:
- relógios de quartzo, proporcionando a precisão do trabalho, independentemente da temperatura ambiente;
- instrumentos de medição, garantindo-lhes alta precisão dos indicadores;
- ecossondas marinhas, que são utilizadas na pesquisa e criação de mapas de fundo, fixação de recifes, baixios, busca de objetos na água;
- circuitos correspondentes a osciladores de referência que sintetizam frequências;
- esquemas usados para indicação de ondas de SSB ou sinal de telégrafo;
- estações de rádio com sinal DSB com frequência intermediária;
- filtros de passagem de banda receptores do tipo super-heteródino, que são mais estáveis e de boa qualidade do que os filtros LC.
Os dispositivos são fabricados com diferentes casos. Eles são divididos em saída, usada na montagem em massa, e SMD, usada na montagem em superfície.
Sua operação depende da confiabilidade do circuito de comutação, que afeta:
- desvio de frequência do valor requerido, estabilidade do parâmetro;
- taxa de envelhecimento do dispositivo;
- Capacidade de carga.
Propriedades de um ressonador de quartzo
Supera os análogos anteriormente existentes, o que torna o dispositivo indispensável em muitos circuitos eletrônicos e explica o alcance do dispositivo.Isso é confirmado pelo fato de que na primeira década desde a invenção nos Estados Unidos (sem contar em outros países) mais de 100 mil peças de dispositivos foram produzidas.
Entre as propriedades positivas dos ressonadores de quartzo, que explicam a popularidade e a demanda por dispositivos:
- fator de boa qualidade, cujos valores - 104-106 - excedem os parâmetros dos análogos usados anteriormente (eles têm um fator de qualidade de 300);
- pequenas dimensões, que podem ser medidas em frações de milímetro;
- resistência à temperatura, suas flutuações;
- longa vida útil;
- facilidade de fabricação;
- a capacidade de construir filtros em cascata de alta qualidade sem usar configurações manuais.
Os ressonadores de quartzo também têm desvantagens:
- elementos externos permitem ajustar a frequência em uma faixa estreita;
- têm uma estrutura frágil;
- não tolera calor excessivo.
O princípio de funcionamento de um ressonador de quartzo
O dispositivo funciona com base no efeito piezoelétrico, que se manifesta em uma placa de quartzo e em baixa temperatura. O elemento é recortado de um único cristal de quartzo, observando o ângulo especificado. Este último determina os parâmetros eletroquímicos do ressonador.
As placas são revestidas em ambos os lados com uma camada de prata (platina, níquel, ouro são adequados). Em seguida, eles são firmemente fixados na carcaça, que é selada. O dispositivo é um sistema oscilatório que possui sua própria frequência de ressonância.
Quando os eletrodos são submetidos a uma tensão alternada, a placa de quartzo, que possui uma propriedade piezoelétrica, se dobra, se contrai, se desloca (dependendo do tipo de processamento do cristal). Ao mesmo tempo, um contra-EMF aparece nele, como acontece em um indutor localizado em um circuito oscilatório.
Quando uma tensão é aplicada com uma frequência coincidente com as vibrações naturais da placa, a ressonância é observada no dispositivo. Simultaneamente:
- um elemento de quartzo aumenta a amplitude das oscilações;
- a resistência do ressonador é bastante reduzida.
A energia necessária para manter as oscilações é baixa no caso de frequências iguais.
Designação de um ressonador de quartzo no circuito elétrico
O dispositivo é designado de forma semelhante a um capacitor. Diferença: um retângulo é colocado entre os segmentos verticais - o símbolo de uma placa feita de cristal de quartzo. Os lados do retângulo e a placa do capacitor são separados por uma lacuna. Perto do diagrama, pode haver uma designação de letra do dispositivo - QX.
Como testar um ressonador de quartzo
Problemas com pequenos eletrodomésticos surgem se receberem um forte golpe. Isso acontece quando os dispositivos que contêm ressonadores no projeto caem. Estes últimos falham e requerem substituição de acordo com os mesmos parâmetros.
A verificação do desempenho do ressonador requer um testador. É montado de acordo com um circuito baseado em um transistor KT3102, 5 capacitores e 2 resistores (o dispositivo é semelhante a um oscilador de quartzo montado em um transistor).
O dispositivo deve ser conectado à base do transistor e ao pólo negativo nas conexões conectadas, conexões, protegendo com a instalação de um capacitor de proteção. A fonte de alimentação do circuito de comutação é constante - 9V. Além disso, eles conectam à entrada do transistor, à sua saída - através do capacitor - um medidor de frequência, que fixa os parâmetros de frequência do ressonador.
O esquema é usado ao configurar o circuito de oscilação.Quando o ressonador está em boas condições, quando conectado, produz oscilações que levam ao aparecimento de uma tensão alternada no emissor do transistor. Além disso, a frequência de tensão coincide com uma característica semelhante do ressonador.
O dispositivo está com defeito se o medidor de frequência não detectar a ocorrência de uma frequência ou determinar a presença de uma frequência, mas é muito diferente do valor nominal ou muda muito quando a caixa é aquecida com um ferro de solda.
Artigos semelhantes:
