pless.pl - medium nr 1 w Pszczynie

Wiadomości

  • 26 sierpnia 2021
  • wyświetleń: 412

Budowa i zastosowanie rezonatorów kwarcowych

Materiał partnera:

Rezonator kwarcowy jest elementem układu elektronicznego, w którym zachodzi zjawisko piezoelektryczne. Jak sama nazwa wskazuje, w rezonatorze znajduje się kryształ kwarcu i to w nim występuje wspomniane wyżej zjawisko.

Źródło: pexels.com


Podstawowym zadaniem rezonatorów kwarcowych jest stabilizacja częstotliwości drgań, które występują w oscylatorach i których ważnym elementem są właśnie rezonatory.

Budowa rezonatorów kwarcowych



Występowanie zjawiska piezoelektrycznego w krysztale kwarcu możliwe jest dzięki bardzo zwartej konstrukcji. Sama konstrukcja może być wykonana z metalu, szkła lub plastyku. Istotny jest kryształ kwarcu, który znajduje się w jej wnętrzu. Rezonator kwarcowy dostępny jest w wersji pojedynczej oraz podwójnej, oznacza to, że posiada w obudowie jeden lub dwa układy wzbudzające drgania.

Sygnał elektryczny docierający do rezonatora jest usuwany, a rezonator przekształca go w drgania. W zależności od zastosowanego elementu drgania mogą być wzbudzane w częstotliwości od kilkudziesięciu kHz aż do kilkudziesięciu mHz. Możliwe jest także ich tłumienie.

Efekt piezoelektryczny powstaje bezpośrednio na krysztale kwarcu. W przypadku rezonatorów kwarcowych umieszczany w obudowie jest kwarc naturalny, niskotemperaturowy - tylko w takim występuje wspomniane wyżej zjawisko.

Sam kwarc jest siódmym materiałem w skali twardości, dlatego unika się jego obróbki. Wycinany jest jedynie kryształ o wymiarach dostosowanych do danej obudowy. Samo cięcie jest kluczowe dla działania rezonatora, a od kąta wycinania zależą właściwości elektromechaniczne kryształu.

Wycięty kryształ (płyta kwarcowa) pokrywany jest warstwą metalizowaną. Najczęściej jest to srebro, nikiel, rzadziej złoto lub platyna. Kryształ mocowany jest w obudowie przy użyciu specjalnych styków, zwanych uchwytem kwarcowym.

Zasada działania rezonatorów kwarcowych



Rezonator kwarcowy działa na zasadzie wzajemnego sprzężenia się pola elektrycznego i mechanizmu pola odkształcenia płytki kwarcowej. Rezonator posiada własną, nominalną częstotliwość rezonansową. Jeżeli na płytkę kwarcową zostanie przyłożone napięcie przemienne, wówczas powstanie rezonans częstotliwości. Aby tak się stało, napięcie musi pokrywać się z częstotliwością rezonansową płytki kwarcowej.

Po powstaniu rezonansu częstotliwości następuje gwałtowny wzrost amplitudy oscylacji i spadek rezystancji elektrycznej. Upraszczając, następuje powstanie drgań lub ich stabilizacja (jeżeli zachodzi taka konieczność).

Zastosowanie rezonatorów kwarcowych



Zdolność do stabilizacji drgań oraz ich wzbudzania sprawia, że rezonator kwarcowy znalazł bardzo szerokie zastosowanie we współczesnych urządzeniach elektronicznych. W zakresie przemysłowym stosuje się je w radiotechnice oraz technice cyfrowej. Znajdują się w podzespołach takich urządzeń jak CB-radio czy krótkofalówki.

Jeżeli chodzi o urządzenia codziennego użytku, to najbardziej popularnym zastosowaniem są zegarki. Rezonatory bardzo często wykorzystuje się także we wzorcach częstotliwości i czasu, a największą ich ilość możesz znaleźć w oscylatorach.