Что такое кварцевый резонатор. Как работает кварцевый резонатор. Для чего используются кварцевые резонаторы. Как проверить кварцевый резонатор мультиметром. Как расшифровать маркировку кварцевого резонатора.
Что такое кварцевый резонатор и как он устроен
Кварцевый резонатор — это электронный компонент, использующий пьезоэлектрический эффект кристалла кварца для создания электрических колебаний высокой стабильности. Он состоит из тонкой пластинки кварца, помещенной между двумя металлическими электродами.
Основные элементы конструкции кварцевого резонатора:
- Пластинка кристалла кварца специального среза
- Металлические электроды на поверхностях пластинки
- Герметичный корпус (металлический или пластиковый)
- Выводы для подключения
Кварцевые резонаторы выпускаются в различных корпусах — для монтажа в отверстия (HC-49/U, HC-49/US и др.) или для поверхностного монтажа (SMD).
Принцип работы кварцевого резонатора
Принцип действия кварцевого резонатора основан на пьезоэлектрическом эффекте кристалла кварца. Как это работает:
- При подаче переменного напряжения на электроды кварцевая пластинка начинает механически колебаться.
- Частота колебаний определяется размерами и формой пластинки.
- На резонансной частоте амплитуда колебаний резко возрастает.
- Возникшие механические колебания создают переменное электрическое поле.
- Это поле поддерживает стабильные электрические колебания в схеме.
Таким образом, кварцевый резонатор работает как высокодобротный колебательный контур, стабилизируя частоту генератора.
Для чего применяются кварцевые резонаторы
Кварцевые резонаторы широко используются в электронике благодаря высокой стабильности частоты. Основные области применения:
- Тактовые генераторы в цифровых устройствах
- Стабилизация частоты в радиопередатчиках
- Фильтры в радиоприемниках
- Часы реального времени
- Датчики в измерительных приборах
Они применяются практически во всех современных электронных устройствах — компьютерах, смартфонах, телевизорах, автомобильной электронике и т.д.
Как проверить кварцевый резонатор мультиметром
Проверить работоспособность кварцевого резонатора можно с помощью обычного мультиметра. Порядок действий:
- Установите мультиметр в режим проверки диодов или прозвонки.
- Подключите щупы к выводам кварцевого резонатора.
- Исправный резонатор покажет небольшое сопротивление (200-500 Ом).
- Повторите измерение, поменяв полярность щупов.
- Показания должны быть примерно одинаковыми в обоих направлениях.
Если мультиметр показывает бесконечное сопротивление или короткое замыкание, резонатор неисправен.
Маркировка кварцевых резонаторов
На корпусе кварцевого резонатора обычно указывается его резонансная частота. Как расшифровать маркировку:
- Частота в МГц указывается прямо, например «16.000»
- Частота в кГц может указываться с буквой K, например «32.768K»
- Буква M обозначает МГц, например «8M» = 8 МГц
- Иногда указывается допуск частоты, например «16.000 +/-30ppm»
Также на корпусе может быть указан тип корпуса, производитель и дата выпуска.
Виды и типы кварцевых резонаторов
Существует несколько основных разновидностей кварцевых резонаторов:
- По типу среза кристалла: AT-срез, BT-срез, SC-срез и др.
- По диапазону частот: низкочастотные (32 кГц), высокочастотные (до 200 МГц)
- По типу корпуса: выводные (HC-49/U), SMD
- По режиму колебаний: на основной частоте, на гармониках
Выбор конкретного типа зависит от требований к стабильности, диапазону рабочих температур, габаритам и другим параметрам.
Параметры и характеристики кварцевых резонаторов
Основные электрические параметры кварцевых резонаторов:
- Номинальная частота
- Точность настройки частоты
- Температурный коэффициент частоты
- Эквивалентное последовательное сопротивление
- Емкость нагрузки
- Уровень возбуждения
Также важны механические характеристики — габариты, тип корпуса, диапазон рабочих температур. При выборе резонатора нужно учитывать все эти параметры.
Преимущества и недостатки кварцевых резонаторов
Кварцевые резонаторы обладают рядом достоинств:
- Высокая стабильность частоты
- Малые габариты
- Низкая стоимость
- Широкий диапазон рабочих частот
К недостаткам можно отнести:
- Хрупкость кварцевой пластины
- Чувствительность к механическим воздействиям
- Ограниченный диапазон рабочих температур
Несмотря на недостатки, кварцевые резонаторы остаются одним из самых распространенных компонентов в современной электронике.
КВАРЦЕВЫЕ РЕЗОНАТОРЫ ИМПОРТНОГО ПРОИЗВОДСТВА
- Главная
- База знаний
- КВАРЦЕВЫЕ РЕЗОНАТОРЫ ИМПОРТНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Кварцевые резонаторы являются пассивными компонентами радиоэлектронной аппаратуры и предназначены для использования в аналогово-цифровых цепях для стабилизации и выделения электрических колебаний определенной частоты или полосы частот. Принцип работы этого элемента следующий — в широкой полосе частот сопротивление прибора имеет емкостной характер и только на некоторых (рабочих) частотах имеет резко выраженный резонанс (уменьшение сопротивления).
Кварцевый резонатор имеет лучшие характеристики, чем другие приборы для стабилизации частоты (колебательные контуры, пьезокерамические резонаторы): такие как стабильность по частоте (уход частоты) и температуре (изменение частоты резонанса в зависимости от температуры окружающей среды).
Избирательный, ярко выраженный резонансный характер сопротивления этих компонентов определяет основные области применения кварцевых резонаторов — высокостабильные генераторы тактовых сигналов и опорных частот, цепи частотной селекции, синтезаторы частоты и т.д
Импортные кварцевые резонаторы
В настоящее время доступны кварцевые резонаторы в корпусах типа:
Отличительные черты:
|
Внешний вид корпусов типа HC-49 |
Основные технические характеристики:
| Параметр | Корпус | Величина | Условия генерации | Габаритный чертеж | ||||||||
| Частотный диапазон | HC-49/U | 1,8 — 30 МГц | Основная гармоника |
|
||||||||
| 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 |
Технические параметры кварцевых резонаторов:
- Тип резонатора АТ — специальный угол среза пластины кристалла кварца, при котором готовый резонатор обладает превосходной стабильностью частоты по температуре окружающей среды.
- Последовательное эквивалентное сопротивление — импеданс резонатора, находящегося в последовательном резонансе.
- Стабильность частоты — отклонение частоты от номинальной. Обычно выражается в миллионных долях от номинальной частоты резонатора — Nx10-6. Соответствующая иностранная маркировка — ppm (part per million — часть на миллион).
- Температурная стабильность частоты — изменение частоты при изменении температуры резонатора.
- Сопротивление изоляции — сопротивление между выводами резонатора (обычные значения порядка МОм)
- Нагрузочная емкость — любая внешняя емкость, включенная последовательно с резонатором, становится элементом, изменяющим частоту резонанса. Варьируя нагрузочную емкость, можно, в некоторых пределах, изменять резонансную частоту. Некоторые изготовители иногда заранее рекомендуют использовать стандартные значения нагрузочной емкости для точной настройки резонансной частоты.
- Диапазон рабочих температур — диапазон температур, в котором резонатор будет работать с отклонением частоты, не превышающим указанного для данного типа.
- Гармоники — у резонаторов с типом среза АТ, которые сами по себе являются резонаторами толщинно — сдвиговых колебаний, в добавление к основной частоте резонанса возможно также проявление колебаний нечетных гармоник (3xFосн,5xFосн,7xFосн).
- «Старение» — медленные изменения параметров резонатора по истечении некоторого периода времени.
Номиналы стандартной сетки частот для импортных резонаторов, предлагаемые ЗАО «Промэлектроника»
Для корпусов типа U
| Резонансная частота, МГц | Рекомендуемая нагрузочная емкость, пФ |
Rк, (Ом) | Резонансная частота, МГц | Рекомендуемая нагрузочная емкость, пФ |
Rк, (Ом) | Резонансная частота, МГц | Рекомендуемая нагрузочная емкость, пФ |
Rк, (Ом) | Резонансная частота, МГц | Рекомендуемая нагрузочная емкость, пФ |
Rк, (Ом) |
| 1,8432 | 16; 30 | 600 | 5 | 16; 20 | 70 | 11 | 16 | 35 | 20,945 | 25 | |
| 2 | 0; 16; 20 | 450 | 5,12 | 16 | 70 | 11,0592 | 0 | 35 | 22 | 16 | 25 |
| 2,048 | 16 | 450 | 6 | 16; 20 | 70 | 11,15 | 16 | 35 | 22,1184 | 0 | 25 |
| 2,4576 | 0; 16 | 350 | 6,144 | 0; 16 | 70 | 11,165 | 16 | 35 | 24 | 0; 16; 32 | 25 |
| 2,5 | 16 | 350 | 6,4 | 20 | 70 | 12 | 16 | 35 | 24,576 | 16 | 25 |
| 3 | 150 | 6,5 | 70 | 13,4725 | 16 | 35 | 25 | 16; 20 | 25 | ||
| 3,072 | 30 | 150 | 7 | 0; 16 | 50 | 13,5 | 35 | 26,48 | 16 | 25 | |
| 3,2 | 16 | 150 | 7,158 | 50 | 13,6 | 16 | 35 | 26,535 | 25 | ||
| 3,2768 | 16 | 150 | 7,2 | 16 | 50 | 13,875 | 20 | 35 | 26,735 | 16 | 25 |
| 3,579545 | 16 | 90 | 7,3728 | 0 | 50 | 14 | 35 | 26,945 | 16 | 25 | |
| 3,6 | 0 | 90 | 8 | 0 | 50 | 14,318 | 0 | 35 | 27** | 16; 20 | 25/40 |
| 3,6864 | 0 | 90 | 8,192 | 0 | 50 | 14,7456 | 16 | 35 | 27,2* | 16 | 25 |
| 3,9 | 16 | 90 | 8,867238 | 16 | 50 | 15 | 35 | 30 | 0; 16 | 40 | |
| 4 | 0 | 70 | 9 | 50 | 16 | 16 | 35 | 32 | 40 | ||
| 4,032 | 0 | 70 | 9,216 | 16 | 50 | 16,384 | 0 | 35 | 32,768 | 16 | 40 |
| 4,096 | 16 | 70 | 9,6 | 16, 30 | 50 | 16,588 | 16 | 35 | 33 | 16 | 40 |
| 4,25 | 16 | 70 | 9,8304 | 16 | 50 | 16,667 | 16 | 35 | 36,5 | 16 | 40 |
| 4,433619 | 16; 18; 20 | 70 | 10 | 0; 16; 32 | 35 | 16,67 | 0 | 35 | 37,768 | 16 | 40 |
| 4,5 | 70 | 10,235 | 16 | 35 | 18 | 16 | 35 | 40 | 16 | 40 | |
| 4,608 | 0; 16 | 70 | 10,24 | 16; 20 | 35 | 18,432 | 0; 16; 32 | 35 | 50 | 16 | 40 |
| 4,756 | 16 | 70 | 10,245 | 20 | 35 | 19,6608 | 0 | 35 | 70 | 16 | 40 |
| 4,8 | 70 | 10,5 | 16 | 35 | 20 | 0; 32 | 25 | 100*** | 60 | ||
| 4,9152 | 0 | 70 | 10,7 | 16 | 35 | 20,48 | 25 |
* работают на третьей гармонике.
** работают на первой и третьей гармонике.
*** работают на пятой гармонике.
Rк — эквивалентное последовательное сопротивление
Для корпусов типа US
| Резонансная частота, МГц | Рекомендуемая нагрузочная емкость, пФ |
Rк, (Ом) | Резонансная частота, МГц | Рекомендуемая нагрузочная емкость, пФ |
Rк, (Ом) | Резонансная частота, МГц | Рекомендуемая нагрузочная емкость, пФ |
Rк, (Ом) | Резонансная частота, МГц | Рекомендуемая нагрузочная емкость, пФ |
Rк, (Ом) |
| 1 | 9,216 | 16 | 50 | 15,36 | 20 | 40 | 29,4912 | 50 | |||
| 3,6864 | 16, 30 | 150 | 12,288 | 0, 20 | 40 | 16,67 | 0 | 40 | 30* | 0, 16 | 100 |
| 5,5 | 80 | 12,8 | 16 | 40 | 16,9344 | 16, 20 | 40 | 32* | 80 | ||
| 7,5 | 16 | 70 | 13,56 | 0, 20 | 40 | 17,7344 | 20 | 40 |
*работают на третьей гармонике.
Rк — эквивалентное последовательное сопротивление
Кварцевые резонаторы для схем отсчета времени на частоту 32,768 кГц поставляются в следующих корпусах:
- MMTF-32 — цилиндрический, для монтажа в отверстия
- MTF-38 — цилиндрический, для монтажа в отверстия
- DT38T — цилиндрический, для монтажа в отверстия
- MG3A — малогабаритный для поверхностного монтажа
| Корпус типа DT-26 (MMTF-32) |
Корпус типа MTF38 | Корпус типа DT-38(DT38T) | Корпус типа MG3A | ||||||||||||||||||||||||||
| Габаритный чертеж корпусов типа MMTF-32, MTF38, DT38T | Габаритный чертеж корпуса типа MG3A | ||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||
0±0.2Кварцевый резонатор принцип работы
На самом деле, кварц – это один из самых распространенных минералов в земной коре.
Если полупроводниковые радиокомпоненты в основном делают из кремния, то кварц также состоит из кремния, но в связке с кислородом. Его формула SiO2.
Выглядит он примерно вот так:
Кварцевый резонатор
Резонатор – (от лат. resono – звучу в ответ, откликаюсь) – это система, которая способна совершать колебания с максимальной амплитудой, то есть резонировать, при воздействии внешней силы определенной частоты и формы.
Кварцевые резонаторы выглядят в основном вот так:
Что такое обертоны
Обертоны, или как еще их называют, моды или гармоники – это кратные частоты, выше основной частоты кварца.
С помощью фильтров гасят основную частоту кварца и выделяют обертон.
В кварцевом резонаторе в режиме обертонов используют нечетные обертоны.
Если основная частота кварца F – это первый обертон, то его рабочие обертоны будут как 3F, 5F, 7F, 9F. Стоит также отметить, что амплитуда обертона убывает с ростом его частоты, поэтому далее 9 обертона смысла брать уже нет, так как выделять амплитуду маленького сигнала очень трудно.
Обозначение кварца на схеме
Кварц является диэлектриком. А что будет если тонкий диэлектрик разместить между двумя металлическими пластинами? Получится конденсатор! Конденсатор получается очень маленькой емкости, так что замерить его емкость вряд ли получится. Зато не стали мудрить со схемотехническим обозначением кварца, и на схемах его показывают как прямоугольный кусочек кристалла, заключенный между двумя пластинками конденсатора:
Принцип работы кварца
Для того, чтобы понять принцип работы кварцевого резонатора, надо рассмотреть его эквивалентную схему:
С – это собственно емкость между обкладками конденсатора. То есть если убрать кристалл кварца, то останутся две пластины и их выводы. Именно они и обладают этой емкостью.
С1 – это динамическая емкость самого кристалла. Динамическая – это значит проявляется при работе кварца. Ее значение несколько фемтоФарад. Фемто – это 10-15 !
L1 – это динамическая индуктивность кристалла.
Она может достигать несколько тысяч Генри!
R1 – динамическое сопротивление, при работе кварца может достигать от нескольких Ом и до нескольких КилоОм
Можно заметить, что С1, L1 и R1 образуют последовательный колебательный контур, который обладает своей резонансной частотой.
Принцип работы кварцевого резонатора такой: если к обкладкам кварцевого резонатора подвести переменное напряжение, то его пластинка начнет колебаться с частотой подведенного напряжения.
Если подведенная частота будет совпадать с собственной резонансной частотой колебания кварца, то наступит резонанс.
Напряжение на обкладка кварца резко возрастает. В этом случае кварцевый резонатор ведет себя, как настроенный на определенную частоту колебательный контур с очень высокой добротностью.
Каждый кварц имеет разные частоты последовательного и параллельного резонанса.
Если мы видим на кварце вот такую надпись
это говорит нам о том, что на частоте последовательного резонанса мы можем возбудить этот кварц на частоте 8 Мегагерц.
В основном кварц работает на частоте последовательного резонанса.
Здесь также есть еще одно правило: если частота маркируется в целых числах в Килогерцах – это работа на основной гармонике, а если в Мегагерцах через запятую – это обертонная гармоника.
Например: РГ-05-18000кГц – резонатор для работы на основной частоте, а РГ-05-27,465МГц – для работы на 3-ем обертоне.
Понравилась статья? Расскажите друзьям:
Оцените статью, для нас это очень важно:
Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.
Что нужно знать о кварцевых резонаторах —
- администратор
- Новости компании
Кварцевый резонатор — это электронный компонент, использующий пьезоэлектрический эффект кварца для создания электрического сигнала с очень точной частотой.
Они используются в самых разных электронных устройствах, от компьютеров и сотовых телефонов до радиоприемников и телевизоров. Хотя они могут показаться относительно новым изобретением, кварцевые резонаторы существуют уже более 100 лет. В этом сообщении блога мы рассмотрим историю кварцевых резонаторов и то, как они работают. Мы также обсудим некоторые проблемы, связанные с их производством, и способы их преодоления.
Кварцевый резонатор — это устройство, использующее пьезоэлектрический эффект кварца для создания электрического сигнала. Кварц — это минерал, который содержится во многих горных породах, включая песчаник и гранит. Когда кварц нагревается, он создает напряжение, которое можно использовать для создания электрического тока. Кварцевые резонаторы используются во многих электронных устройствах, включая часы, радиоприемники и компьютеры.
Кварцевые резонаторы состоят из двух пластин кварцевого кристалла с электродами на каждой пластине.
Когда на электроды подается напряжение, кристаллы кварца вибрируют с очень высокой частотой. Эта вибрация создает электрический сигнал, который можно использовать для передачи информации. Кварцевые резонаторы очень стабильны и точны, что делает их идеальными для использования в электронных устройствах.
Как работает кварцевый резонатор?
Кварцевый резонатор — это устройство, использующее пьезоэлектрический эффект для создания электрического сигнала определенной частоты. Кварц — распространенный минерал, встречающийся во всем мире, и когда его разрезают на тонкие ломтики, он может очень быстро вибрировать.
Когда электричество подается на кварцевый кристалл, он заставляет кристалл вибрировать с очень точной частотой. Эту вибрацию можно использовать для создания электрического сигнала, который можно использовать для измерения времени или генерации частот для электронных устройств. Кристаллы кварца используются в часах, часах, радиоприемниках и компьютерах.
Преимущества использования кварцевого резонатора
Кварцевый резонатор — это устройство, использующее пьезоэлектрический эффект для создания электрического сигнала определенной частоты. Кварцевые резонаторы используются во многих электронных устройствах, таких как часы, радиоприемники и компьютеры.
Кварцевые резонаторы имеют много преимуществ по сравнению с другими типами резонаторов. Кварц — очень стабильный материал, поэтому кварцевые резонаторы могут поддерживать свою частоту намного лучше, чем резонаторы других типов. Кварцевые резонаторы также имеют очень высокую добротность, что означает, что они могут производить очень сильный сигнал. Кварцевые резонаторы также очень малы, поэтому их можно использовать в электронных устройствах меньшего размера.
Различные типы кварцевых резонаторов
Существует четыре основных типа кварцевых резонаторов: AT-cut, BT-cut, SC-cut и FT-cut. Резонаторы с AT-срезом обладают наилучшей температурной стабильностью, но являются самыми дорогими.
Резонаторы с BT-срезом обладают хорошей температурной стабильностью и дешевле, чем AT-срез. Резонаторы с SC-срезом обладают наилучшей стабильностью частоты, но наименее термостабильны. Резонаторы с FT-срезом имеют хорошую частотную и температурную стабильность.
Как выбрать правильный кварцевый резонатор для ваших нужд
Когда дело доходит до выбора правильного кварцевого резонатора для ваших нужд, необходимо учитывать несколько вещей. Во-первых, рассмотрите приложение, в котором будет использоваться кварцевый резонатор. Существуют различные типы кварцевых резонаторов, предназначенные для разных целей, поэтому убедитесь, что вы выбрали тот, который подходит для вашего приложения.
Далее учитываем нужный вам частотный диапазон. Кварцевые резонаторы бывают разных частот, поэтому убедитесь, что вы выбрали тот, который будет охватывать нужный вам диапазон.
Наконец, рассмотрите требования к размеру и мощности вашего приложения.
Кварцевые резонаторы бывают разных размеров и имеют разные требования к мощности, поэтому обязательно выберите тот, который соответствует вашим потребностям.
Заключение
Кварцевые резонаторы являются важной частью электронных устройств, и их можно найти в самых разных продуктах. Чтобы правильно выбрать кварцевый резонатор для вашего устройства, важно понимать, какие существуют типы и как они работают. Мы надеемся, что эта статья дала вам лучшее представление о кварцевых резонаторах, чтобы вы могли принять обоснованное решение о том, какой тип подходит для ваших нужд.
Кварцевый резонатор, резонатор на ПАВ, датчик QCM
Одним из ключевых компонентов всех электронных устройств является кварцевый резонатор. В современной разработке новых приложений требования к кристаллам кварца разнообразны. Для правильного выбора этого компонента при проектировании необходимо хорошее понимание физических и практических возможностей кварцевого резонатора.
Чтобы назвать вид:
- Пакет : Корпус кристалла SMD или корпус кристалла сквозного отверстия (кристалл THD)
- Размер : доступное место на печатной плате.
- Начальная частота в зависимости от нагрузки электронных компонентов, подключенных к кварцевому резонатору
- Принятый допуск начальной частоты
- Допуск по частоте в определенном диапазоне температур
- ESR (эквивалентное последовательное сопротивление)
Существуют различные типы огранки кристалла, охватывающие частотный диапазон от килогерц (например, 32,768 кГц) до более чем 100 МГц. Обычно кристалл XY-среза используется для низкочастотных кристаллов. Кварцевый резонатор с AT-срезом начинается от 1 МГц до 40 МГц (в целом) и может работать в режиме обертонов (3-й, 5-й, 7-й). Кристалл BT-среза имеет почти те же характеристики, что и кристалл AT-среза, но может работать только в основной моде.
Кристалл SC-огранки в основном используется для высококачественных приложений, поскольку он имеет несколько превосходных характеристик. Это самые распространенные огранки хрусталя. (Некоторые общие сведения о кварцевых резонаторах можно найти здесь)
Для инженеров-конструкторов сделать правильный выбор, какой тип кристалла можно использовать, не всегда просто. FCD-Tech может помочь найти правильный тип кристалла, который соответствует требованиям электронного приложения. У нас есть широкий выбор различных корпусов SMD Crystal, а также корпусов для сквозных отверстий, доступных в широком диапазоне частот. Мы также очень хорошо знаем, что цена имеет значение, и предложим конкурентоспособные решения.
Свяжитесь с FCD-Tech по электронной почте или через контактную форму, если у вас есть вопросы или вам нужна поддержка, чтобы найти правильный кварцевый резонатор.
Различные диапазоны частот и спецификации для начальных допусков по частоте и допусков по температуре.
