Resonators and Generators
(4 804)Ce sunt rezonatoarele, rezistențele și oscilatoarele de cuarț?
Un rezonator de cuarț este o componentă electronică care le permite sistemelor care îl folosesc să măsoare timpul cu mare precizie. Această acuratețe se datorează impulsurilor electrice care apar la intervale egale, care sunt asigurate cu precizie datorită rezonatorului de cuarț. Definim acest fenomen drept cadență cu frecvență fixă. Aceste elemente pot fi găsite pe plăcile de dezvoltare cu microcontroler, în computere, telecomenzi, jucării, ceasuri și multe alte dispozitive electronice obișnuite. Rezonatoarele de cuarț sunt, de asemenea, denumite în mod obișnuit cristale de cuarț, dar sunt cunoscute și ca rezistoare de cuarț sau oscilatoare cu cristal de cuarț.
Tipuri de rezonatoare
Există mai multe varietăți de rezonatoare. Cele mai populare sunt rezonatoarele de cuarț, dar există și rezonatoare ceramice și tot mai popularele rezonatoare de siliciu. O varietate specială de oscilatoare sunt rezonatoarele de cuarț.
Rezonatoarele de cuarț sunt construite dintr-un cristal de cuarț sau dioxid de siliciu (SiO2) tăiat cu precizie, care are două fire. Acestea sunt atașate la secțiunile sale metalice. Frecvența naturală diferită a unui rezonator este obținută prin forma și dimensiunea diferită a cuarțului utilizat în construcția sa. Rezonatoarele ceramice au o structură similară, dar elementul lor principal este un material piezoelectric, altul decât cuarțul.
Rezonatoarele de cuarț funcționează pe baza fenomenului piezoelectric, care descrie mecanismul prin care o sarcină electrică (tensiune) este creată la capetele unui element din material piezoelectric, datorită unei forțe aplicate asupra acestuia, ceea ce duce la tensiuni mecanice în acesta. Materialul piezoelectric manifestă, de asemenea, fenomenul piezoelectric invers. Atunci când se aplică o diferență de tensiune la capetele sale, se deformează. Un rezonator de cuarț încorporat într-un circuit electronic îl face să vibreze, iar acest lucru, prin alimentarea circuitului cu energie, provoacă o rezonanță mecanică cu o frecvență egală cu frecvența naturală a cristalului de cuarț utilizat. Acesta este cel mai adesea conectat la un circuit sub forma unui circuit Pierce. Uneori puteți găsi module gata făcute sub forma unor generatoare de impulsuri. Acestea au un sistem electronic integrat și, de obicei, 4 ieșiri, care sunt responsabile pentru masă și alimentare, ieșire de impulsuri și intrare de control.
Proprietățile rezonatoarelor de cuarț – precizie și frecvență
Precizia rezonatoarelor de cuarț este determinată de o unitate numită PPM (din engleză parts per milion). De exemplu, o precizie de 1% este egală cu 10000PPM. Este deosebit de important, printre altele, în cazul ceasurilor de bună calitate, astfel încât acestea să nu întârzie sau să fie înainte cu mai mult de câteva secunde pe zi. Rezonatoarele de cuarț au cea mai mare precizie, cu o medie de câteva zeci de PPM, ceea ce în practică înseamnă un interval de aproximativ 3 până la 100PPM. Rezonatoarele ceramice fabricate în prezent au o stabilitate foarte asemănătoare, dar aceasta începe la aproximativ 10PPM, în timp ce rezonatoarele de ceas nu depășesc 20PPM.
Trebuie avut în vedere faptul că precizia și stabilitatea impulsurilor generate de rezonatorul de cuarț depind în mare măsură de temperatură. Datorită acestei proprietăți, se pot găsi rezonatoare închise într-o carcasă în care predomină o temperatură constantă, datorită unui circuit electronic suplimentar care o menține constantă. Este interesant de observat că frecvența impulsurilor generate de un rezonator poate fi afectată chiar și de orientarea spațială a acestuia în raport cu vectorul gravitațional, deoarece forța de atracție a Pământului, care acționează diferit, poate modifica într-o anumită măsură frecvența naturală a cristalului său.
Desigur, pe lângă precizie, frecvența este la fel de importantă în cazul rezonatoarelor de cuarț. Această valoare poate varia de la câteva zeci de kilohertzi [kHz] la câteva zeci de megahertzi [MHz]. Rezonatoarele de ceas se pot dovedi cele mai interesante aici, deoarece vor avea o frecvență de 32,768 kHz în aproape toate cazurile. Acest lucru este dictat de faptul că, atunci când împărțim această valoare la doi la puterea cincisprezece, obținem un impuls pe secundă, care este baza de timp a unui ceas analogic.
Marcajele rezonatoarelor de cuarț
Dacă apare un marcaj pe un rezonator de cuarț, acesta va fi, de obicei, frecvența acestuia. Din nefericire, ca majoritatea dispozitivelor, rezonatoarele de cuarț își pot modifica într-o oarecare măsură parametrii de frecvență în timp, din cauza îmbătrânirii.
Alegerea rezonatoarelor de cuarț
Oscilatoarele de cuarț, la fel ca practic orice altă componentă electronică, pot fi găsite în carcase proiectate pentru montarea prin inserție THT sau pentru montarea pe suprafață SMD.
Atunci când se selectează un rezonator de cuarț adecvat din motive de compatibilitate mecanică, trebuie să se țină seama de rețeaua de contact a acestuia. Termenul este utilizat pentru a descrie distanța dintre axele de ieșire ale componentelor electronice, de exemplu, circuite integrate sau reglete de conexiuni. Printre valorile standard ale rasterului de contact pentru rezonatoarele de cuarț, găsim în principal 0,7 mm, 1,1 mm, 2,54 mm, 4,88 mm și 5,1 mm.
Cele mai comune carcase în care se pot găsi oscilatoarele de cuarț sunt în principal carcasele cilindrice, HC-49, HC-49-S, HC-49/U, TC26 și TC38, care sunt toate carcase cu montare prin inserție (THT), precum și HC-49SM și HC-49SMD pentru montare pe suprafață (SMD).
De asemenea, există și o serie de alți parametri care trebuie luați în considerare, cum ar fi temperatura de funcționare, care poate varia de la aproximativ -55°C la 150°C, puterea, care pentru acest tip de componentă este exprimată în miliwați [mW] sau chiar nanowați [nW], dar și capacitatea, care poate varia de la aproximativ 6 pF (picofarazi) la 30 F.
Depozit:
