Кварцевый резонатор. Кварцевые резонаторы: принцип работы, виды и применение в современной электронике

Что такое кварцевый резонатор и как он работает. Какие виды кварцевых резонаторов существуют. Где применяются кварцевые резонаторы в электронике. Каковы основные характеристики и параметры кварцевых резонаторов. Как выбрать подходящий кварцевый резонатор для конкретной задачи.

Принцип работы кварцевого резонатора

Кварцевый резонатор представляет собой электронное устройство, использующее пьезоэлектрический эффект кристалла кварца для создания электрического сигнала с очень точной частотой. Как это работает?

При подаче напряжения на электроды, прикрепленные к кристаллу кварца, он начинает вибрировать с определенной частотой. Эта частота зависит от размера, формы и ориентации среза кристалла. Вибрации кристалла, в свою очередь, генерируют переменный электрический сигнал той же частоты.

Благодаря высокой стабильности механических колебаний кварца, частота генерируемого сигнала очень точна и стабильна. Именно поэтому кварцевые резонаторы нашли широкое применение в электронике для создания опорных частот и временных баз.

Виды кварцевых резонаторов

Существует несколько основных видов кварцевых резонаторов:

• Резонаторы в цилиндрических корпусах (HC-49, HC-49/U) — классический вариант для монтажа в отверстия печатных плат
• SMD-резонаторы (HC-49SM, HC-49SMD) — для поверхностного монтажа
• Часовые резонаторы — миниатюрные устройства для наручных часов
• Температурно-компенсированные резонаторы (TCXO) — с улучшенной температурной стабильностью
• Термостатированные резонаторы (OCXO) — с встроенным термостатом для максимальной стабильности

Выбор конкретного типа резонатора зависит от требований к точности, стабильности, размерам и стоимости устройства.

Основные параметры кварцевых резонаторов

При выборе кварцевого резонатора необходимо учитывать следующие ключевые параметры:

1. Частота — номинальная частота колебаний (от кГц до сотен МГц)
2. Точность — отклонение частоты от номинала (измеряется в ppm)
3. Температурная стабильность — изменение частоты при колебаниях температуры
4. Нагрузочная емкость — емкость нагрузки, на которую рассчитан резонатор
5. Динамическое сопротивление — активное сопротивление резонатора на резонансной частоте
6. Шаг выводов — расстояние между контактами (для выбора монтажного посадочного места)
7. Рабочий температурный диапазон

Правильный выбор этих параметров обеспечивает стабильную работу резонатора в конкретной схеме.

Применение кварцевых резонаторов в электронике

Где используются кварцевые резонаторы в современной электронике? Основные области применения включают:

• Тактовые генераторы для микропроцессоров и микроконтроллеров
• Опорные генераторы в системах связи
• Стабилизация частоты в радиопередатчиках
• Временные базы в часах и таймерах
• Фильтры промежуточной частоты в радиоприемниках
• Датчики в микровесах и сенсорах вязкости жидкостей

Высокая стабильность частоты кварцевых резонаторов делает их незаменимыми во многих областях современной электроники.

Особенности кварцевых резонаторов для часов

Кварцевые резонаторы, используемые в наручных часах, имеют ряд особенностей:

• Стандартная частота 32768 Гц (2^15 Гц)
• Миниатюрные размеры (обычно в форме камертона)
• Очень низкое энергопотребление
• Высокая долговременная стабильность
• Точность хода около ±20 ppm (1-2 секунды в сутки)

Эти характеристики позволяют создавать компактные и точные электронные часы с длительным сроком службы от батарейки.

Влияние температуры на работу кварцевых резонаторов

Температура оказывает значительное влияние на частоту колебаний кварцевого резонатора. Как это проявляется?

При изменении температуры меняются размеры и упругие свойства кристалла кварца, что приводит к сдвигу резонансной частоты. Для обычных резонаторов это изменение может достигать десятков ppm на градус Цельсия.

Для уменьшения температурной зависимости применяются следующие методы:

• Использование специальных температурно-компенсированных срезов кристалла
• Термостатирование резонатора (поддержание постоянной температуры)
• Применение схем электронной компенсации температурного ухода частоты

Выбор метода зависит от требуемой точности и допустимых затрат на реализацию.

Кварцевые резонаторы как датчики

Помимо генерации стабильных частот, кварцевые резонаторы находят применение в качестве высокочувствительных датчиков. Как это работает?

При контакте поверхности резонатора с исследуемой средой меняются условия его колебаний, что приводит к сдвигу резонансной частоты. Измеряя этот сдвиг, можно определять различные параметры среды:

• Массу нанесенных на поверхность веществ (кварцевые микровесы)
• Вязкость и плотность жидкостей
• Давление газов
• Влажность воздуха

Высокая чувствительность кварцевых резонаторов позволяет создавать на их основе датчики с уникальными характеристиками.

Кварцевые резонаторы РК46 | ООО Пьезотрон

Кварцевые резонаторы РК46 | ООО Пьезотрон

---

Спецификация РК46 Скачать файл pdf

Параметры		РК46	КОД
		ЧВ
Частотный диапазон:	256~760кГц
Точность настройки:	±20ppm		7
	±50ppm		9
	±100ppm		11
Интервал рабочих температур:	-10 +60°C		А
	-40 +70°C		В
	-60 +85°C		Д
	Другие значения		спец.
Температурная стабильность:	(-10 +60°C) +20ppm -50ppm		У
	(-40 +70°C) +30ppm -150ppm		Ц
Стойкость к внешним воздействиям:
Механические удары многократного действия:	150g
Механические удары одиночного действия:	1500g
Линейное ускорение:	50g
Добротность, не менее:	70000
Динамическое сопротивление (max): кОм, не более	5
Сопротивление изоляции, МОм:	100
Номер гармоники:	Основная гармоника
Тестовый уровень возбуждения:	100µW

  Стандартные значения
  Ваша спецификация — отметить при заказе

Особенности

1. Корпус ЧВ стандарт
2. Основная гармоника до 768. 0кГц
3. Запас стандартных частот
4. Низкая цена для большого обьема
5. Экспресс обслуживание производителей
6. Низкое динамическое сопротивление

Стандартные частоты

256.00кГц	419.20кГц	747.5кГц
280.00кГц	500.00кГц	756.0кГц
282.60кГц	521.60кГц	760.0кГц
290.52кГц	583.04кГц
300.00кГц	600.0кГц
306.88кГц	605.9кГц
300.12кГц	624.0кГц
307.2кГц	624.5кГц
314.40кГц	628.9кГц
317. 60кГц	670.0кГц
355.36кГц	700.0кГц
337.28кГц	728.8кГц
368.00кГц	740.0кГц
400.00кГц	743.8кГц

Информация для заказа

Тип резонатора + код точности + код интервальных рабочих температур + код температурной стабильности + частота + емкостная нагрузка:

Пример РК46-9АЦ-307.2кГц

Тел. (495) 963-59-31, 963-28-31   E-mail: [email protected]   Спецификация (pdf)

Кварцевый резонатор 7.2 МГц — Элград

ООО «ЭЛГРАД Про» Производственные поставки пн — пт: 9⁰⁰—17³⁰

Магазин «ВольтМастер» Розничные продажи пн — пт: 9⁰⁰—19⁰⁰
сб: 10⁰⁰—17⁰⁰

График работы в праздники

ООО «ЭЛГРАД Про»

Производственные поставки

30декабря пт 9⁰⁰—14⁰⁰

31декабря сб выходной

1января вс выходной

2января пн выходной

3января вт выходной

4января ср выходной

5января чт выходной

6января пт выходной

7января сб

выходной

8января вс выходной

Магазин «ВольтМастер»

Розничные продажи

30декабря пт 9⁰⁰—14⁰⁰

31декабря сб выходной

1января вс выходной

2января пн выходной

3января вт 10⁰⁰—17⁰⁰

4января ср 10⁰⁰—17⁰⁰

5января чт

10⁰⁰—17⁰⁰

6января пт 10⁰⁰—17⁰⁰

7января сб выходной

8января вс выходной

Кристаллы кварца | Электронные компоненты.

Дистрибьютор, интернет-магазин – Transfer Multisort Elektronik

Кристаллы кварца Что такое резонаторы, резисторы и кварцевые генераторы? Кварцевый резонатор — это электронное устройство, которое используется для отслеживания времени с высокой точностью. Эта точность обусловлена ​​электрическими импульсами, генерируемыми через равные промежутки времени. Это явление называется фиксированной тактовой частотой. Резонаторы используются, среди прочего, в макетных платах микроконтроллеров, компьютерах, пультах дистанционного управления телевизором, игрушках, часах и многих других широко используемых электронных устройствах. Кварцевые резонаторы также широко известны как кварцевые кристаллы , но вы также можете встретить такие термины, как кварцевый резистор или кварцевый генератор . Типы резонаторов Существует несколько типов резонаторов. Наиболее популярными из них являются кварцевые резонаторы, но есть также керамические резонаторы и набирающие популярность кремниевые резонаторы . Кварцевые резонаторы, используемые в часах , представляют собой особую разновидность резонаторов (генераторов). Кварцевые резонаторы. изготовлены из точно вырезанного кристалла кварца, т. е. двуокиси кремния (SiO2), имеют два вывода. Они прикреплены к металлическим электродам. Разная собственная частота резонатора достигается разной формой и размером используемого кварца. Керамические резонаторы имеют аналогичную конструкцию, но их основным элементом является пьезоэлектрический материал, отличный от кварца. Кварцевые резонаторы используют пьезоэлектрический эффект, который представляет собой способность определенных материалов генерировать электрический заряд в ответ на приложенное механическое напряжение (концы кристалла становятся электрически заряженными). Пьезоэлектрический материал также проявляет обратный пьезоэлектрический эффект. При подаче на его концы разности напряжений он деформируется. Кварцевый резонатор, соединенный с электронной схемой, заставляет ее вибрировать; подавая энергию в цепь, он создает механический резонанс с частотой, равной собственной частоте используемого кварцевого кристалла. Наиболее распространенным типом электронного генератора является генератор Пирса. Иногда можно встретить готовые модули в виде генераторов импульсов. Они имеют бортовую электронику и обычно 4 вывода, которые отвечают за массу и питание, импульсный выход и управляющий вход. Свойства кварцевых резонаторов – точность и частота Точность кварцевых резонаторов определяется единицей, называемой PPM (частей на миллион). Например, точность 1% равна 10 000 PPM. Особенно важно, среди прочего, в качественных часах, чтобы они не теряли и не выигрывали несколько секунд в день. Кварцевые резонаторы имеют самую высокую точность со средним значением в несколько десятков частей на миллион, что на практике означает диапазон примерно от 3 до 100 частей на миллион. Производимые в настоящее время керамические резонаторы имеют очень похожую стабильность, начиная примерно с 10 частей на миллион, в то время как кварцевые резонаторы, используемые в часах, не превышают 20 частей на миллион. Обратите внимание, что точность и стабильность импульсов, генерируемых кварцевым резонатором , сильно зависят от температуры. Таким образом, доступны кварцевые генераторы с постоянной температурой; это возможно благодаря дополнительной электронной схеме. Интересно отметить, что на частоту импульсов, генерируемых резонатором, может влиять даже его пространственная ориентация относительно вектора силы тяжести, так как сила земного притяжения может в некоторой степени изменять частоту собственных колебаний кристалла. Конечно, помимо точности, в кварцевых резонаторах не менее важна частота. Это значение может варьироваться от десятков килогерц [кГц] до десятков мегагерц [МГц]. Наиболее интересными здесь могут быть кварцевые резонаторы, используемые в часах, так как практически в каждом случае они будут иметь частоту 32 768 кГц. Это связано с тем, что когда вы делите это значение на два в степени пятнадцати, вы получаете импульс один раз в секунду, временную базу аналоговых часов. Параметры кварцевого резонатора Частота резонатора обычно указана на упаковке. К сожалению, как и большинство устройств, кварцевые резонаторы могут изменять свои частотные характеристики с течением времени из-за старения. Выбор резонаторов на кварцевом кристалле Генераторы на кварцевом кристалле, как и практически любые другие электронные компоненты, доступны в корпусах THT или SMD. При выборе кварцевого резонатора следует учитывать шаг резонатора, влияющий на механическую совместимость. Этот термин используется для описания расстояния между выводами электронных компонентов, например, интегральных схем или клеммных колодок. Стандартные шаги кварцевых резонаторов составляют 0,7 мм, 1,1 мм, 2,54 мм, 4,88 мм и 5,1 мм. Наиболее распространенными типами корпусов для кварцевых генераторов являются цилиндрические корпуса (HC-49, HC-49-S, HC-49/U, TC26 и TC38), которые представляют собой корпуса THT (монтаж через отверстие) и HC- 49SM и HC-49SMD (SMD, поверхностный монтаж). Следует также обратить внимание на ряд других параметров, таких как рабочая температура, которая может варьироваться от -55°C до 150°C, мощность, выраженная в милливаттах [мВт] или даже в нановаттах [нВт], но также емкость, которая может варьироваться от примерно 6 пФ (пФ) до 30 Ф.

Частота колебаний кварцевого резонатора в контакте с жидкостью

• title={Частота колебаний кварцевого резонатора в контакте с жидкостью}, автор = {Кей К. Канадзава и Джозеф Г. Гордон}, журнал = {Analytica Chimica Acta}, год = {1985}, объем={175}, страницы = {99-105} }
  • K. Kanazawa, J. Gordon
  • Published 1985
  • Physics
  • Analytica Chimica Acta

  View via Publisher

  Resonant frequency of a piezoelectric quartz crystal in contact with solutions

  • S. Kurosawa, H. Kitajima , Yoshihiko Ogawa, M. Muratsugu, E. Nemoto, N. Kamo

  • Physics

  • 1993

  Изменение частоты колебаний кварцевого резонатора в контакте с бинарной жидкой смесью критического состава в зависимости от температуры, пересмотрено

  • Т. Келер, Д. Верманн

  • Физика

  • 1991

  Новые результаты измерений температурной зависимости изменения частоты колебаний Δf(T) кварцевого осциллятора в контакте с двумя жидкими смесями критического состава составляют…

  Сдвиг частоты в пьезоэлектрическом резонаторе с кварцевой пластиной, находящейся в контакте с вязкой жидкостью под отделенным электродом

  • Bo Liu, Q. Jiang, Jiashi Yang

  • Машиностроение

  • 2011

  Исследуется сдвиговая вибрация повернутой Y-образной кристаллической пластины кварца, одна поверхность которой находится в контакте со слоем вязкой жидкости конечной толщины. Жидкость под электродом разделяется…

  Теория и применение кварцевых резонаторов в качестве датчиков для вязких проводящих жидкостей

  • Z. Shana, D.E. Radtke, U.R. Kelkar, D.T. Haworth, F. Josse

  • Physics

    Proceedings9 , Симпозиум IEEE Ultrasonics,

  • 1989

  Приведены результаты использования кварцевых резонаторов в качестве датчика электропроводности и/или вязкости в хроматографии с разбавленной жидкостью. Представлена ​​общая теория для кристалла AT-среза с одним…

  Механический отклик кварцевых резонаторов с режимом сдвига по толщине на линейные вязкоупругие жидкости

  • E. Nwankwo, C. Durning

  • Engineering

  • 1996

  Частота колебаний пьезоэлектрического кристалла кварца в растворах

  • S. Kurosawa, E. Tawara, N. Kamo, Y. Kobatake

  • Материалогические науки

  • 1990

  Ответы Quartz Crystal Resonator против вязкости жидко

• Физика

• 2017

Спектры проводимости кварцевого резонатора в зависимости от частоты развертки были получены в метаноле и 1-пентаноле до 700 МПа с использованием поршневой цилиндрической ячейки. Резонансный пик около номинального…

Анализ пьезоэлектрических резонаторов объемных акустических волн в качестве детекторов в вязких проводящих жидкостях.

1990

Представлено аналитическое решение для условия резонанса пьезоэлектрического кварцевого резонатора с одной поверхностью, находящейся в контакте с вязкой проводящей жидкостью, и получено хорошее согласие с теорией использования кварцевых резонаторов в качестве датчиков проводимости и/или вязкости. сообщил.

Кварцевые резонаторы AT-среза для определения вязкоупругих и диэлектрических свойств воды/глицерина

• Hong-Tao Sun, L.Y. Zhang, X. Yao, W. Wlodarski

• Physics

• 1994

Анализ импеданса 1994 Кварцевые генераторы, односторонне контактирующие с жидкостью

• Ralf Beck, U. Pittermann, K. Weil

• Физика

• 1988

Мы используем векторный анализатор для исследования импеданса кварцевого одногранного генератора из которых подвергается воздействию жидкости.