Кварцови резонатори
(2 111)Какво представляват резонаторите, резисторите и кварцовите осцилатори?
Кварцовият резонатор е електронен елемент, благодарение на който системите, които го използват, могат да измерват времето с висока точност. Тази точност е резултат от появата на електрически импулси през равни интервали от време, което се осигурява именно от кварцовия резонатор. Дефинираме такъв феномен като тактиране с постоянна честота. Тези елементи присъстват, между другото върху табла за разработка на микроконтролери, компютри, дистанционни за телевизори, играчки, часовници и много друго често използвано електронно оборудване. Кварцовите резонатори са известни също като кварц, но можете да срещнете и термини като кварцов резистор или кварцов осцилатор.
Типове резонатори
Има няколко вида резонатори. Най-популярните от тях са кварцовите резонатори, но има и керамични резонатори, както и все по-популярните силициеви резонатори. Специален вид осцилатори са часовниковите резонатори.
Кварцовите резонатори са изработени от прецизно изрязан кварцов кристал, тоест силициев диоксид (SiO2), който има два извода. Те са прикрепени към неговите напръскани с метал фрагменти. Различната собствена честота на резонатора се получава от различната форма и големина на кварца, който е използван при конструкцията му. Керамичните резонатори имат подобна конструкция, но техният главен елемент е пиезоелектричен материал, различен от кварца.
Кварцовите резонатори действат на базата на пиезоелектричния ефект, който описва механизма на образуване на електрически заряд (напрежение) в краищата на елемент, изработен от пиезоелектричен материал, в резултат на действаща върху него сила, което води до образуването на механични напрежения в него. Пиезоелектричният материал също проявява обратен пиезоелектричен ефект. Когато в краищата му се приложи разликата в напреженията, той се деформира. Кварцовият резонатор, свързан към електронната система, я кара да вибрира, което при подаване на енергия към системата предизвиква механичен резонанс с честота, равна на собствената честота на използвания кварцов кристал. Най-често се свързва към генератора на Пиърс. Понякога можете да намерите готови модули под формата на импулсни генератори. Те имат вградена електронна система и обикновено 4 извода, които отговарят за свързването на масата и захранването, изход за генерирани импулси и вход, отговорен за управлението.
Свойства на кварцовите резонатори - точност и честота
Точността на кварцовите резонатори се определя от единица, наречена PPM (на англ. parts per milion). Например, точност 1% е равна на 10000 PPM. Това е особено важно, между другото в часовници от висок клас, за да не закъсняват или да бързат повече от няколко секунди на денонощие. С най-висока точност се характеризират кварцови резонатори със средно няколко десетки PPM, което на практика означава диапазон от около 3 до 100PPM. Произвежданите понастоящем керамични резонатори имат много подобна стабилност, но тя започва от около 10 PPM, докато часовниковите резонатори не надвишават стойност 20 PPM.
Трябва да се има предвид, че точността и стабилността на импулсите, генерирани от кварцовия резонатор, зависи до голяма степен от температурата. Поради това тяхно свойство могат да се срещнат резонатори затворени в корпус, в който има постоянна температура, благодарение на допълнителна електронна верига, която я поддържа на постоянно ниво. Интересен факт е, че честотата на импулсите, генерирани от резонатора, може да бъде повлияна дори от неговата пространствена ориентация спрямо гравитационния вектор, защото различно действащата гравитация може да промени до известна степен собствената честота на неговия кристал.
Разбира се, при кварцовите резонатори освен точността също толкова важна е тяхната честота. Тази стойност може да варира от няколко десетки килохерца [kHz] до няколко десетки мегахерца [MHz]. Най-интересни тук може да се окажат часовниковите резонатори, защото практически във всеки случай те ще имат честота, равна на 32,768 kHz. Това е така, защото когато разделим тази стойност на две на петнадесета степен, получаваме точно един импулс в секунда, което е времевата база на аналоговия часовник.
Маркировка на кварцовите резонатори
Ако има означение върху кварцовия резонатор, обикновено това ще бъде неговата честота. За съжаление, както повечето устройства, така и кварцовите резонатори с времето, в резултат на стареене, могат да променят до известна степен своите честотни параметри.
Избор на кварцови резонатори
Кварцовите осцилатори, както практически всеки друг електронен компонент, могат да бъдат намерени в корпуси, предназначени за THT или SMD монтаж.
При избора на подходящия кварцов резонатор по отношение на механичната съвместимост трябва да се вземе предвид неговия растер на контактите. Този термин се използва за определяне на разстоянията между осите на изводите на електронните компоненти, т.е. интегрални схеми или клемни редове. Сред стандартните стойности на растера на контактите за кварцови резонатори ще срещнем основно 0,7mm, 1,1mm, 2,54mm, 4,88mm и 5,1mm.
Най-популярните корпуси, в които можете да намерите кварцови осцилатори, са предимно цилиндрични корпуси, HC-49, HC-49-S, HC-49/U, TC26 и TC38, които са предназначени за монтаж THT, както и HC-49SM и HC-49SMD за повърхностен монтаж SMD.
Внимание може да се обърне и на редица други параметри, като работна температура, която може да варира от около -55°C до 150°C, мощност, посочена за такива компоненти в миливати [mW] или дори нановати [nW], но също така капацитет, чиято стойност може да бъде от около 6 pF (пикофарада) до 30 F.
Склад:
