Rezonator kwarcowy: zasada działania i zakres zastosowania

Odkąd minął wynalazek generatora częstotliwościjuż dużo czasu. Deweloperzy napotkali wiele problemów po drodze. Celem projektantów całej planety było stworzenie generatora, który byłby w stanie wytworzyć stabilną częstotliwość na wyjściu. To na nim opiera się praca urządzeń cyfrowych: komputerów, mikroprocesorów, zegarów kwarcowych itp. Uzyskanie stałej częstotliwości, która nie zależy od parametrów takich jak temperatura czy czas pracy, oznaczało przełom w konstrukcji układów elektronicznych i możliwość projektowania nowych urządzeń elektronicznych. Sytuacja zmieniła się diametralnie od momentu pojawienia się rezonatora kwarcowego. To niewielkie kompaktowe urządzenie umożliwia "cuda" w elektronice.

Schematyczne rozwiązania, w którychrezonator kwarcowy okazał się tak skuteczny, że urządzenie to stało się zdecydowanie w kategorii najpopularniejszych w projektowaniu i tworzeniu układów elektronicznych. Wraz z rozwojem urządzeń cyfrowych istnieje stała tendencja do częstszego korzystania z rezonatora kwarcowego. Zasada działania jest dość prosta i opiera się na odwrotnym zjawisku piezoelektrycznym. Innymi słowy, jeśli napięcie przemienne zostanie przyłożone na jego wyjście, doprowadzi to do przesunięcia fazowego, ponieważ gdy opadnie połowa fali, urządzenie zacznie oddawać zgromadzoną energię mechaniczną. Ten efekt został zauważony przez twórców tego niesamowitego elementu.

Każdy kryształ, z którego pochodzi kwarcrezonator, ma swoje własne właściwości mechaniczne. One z kolei wpływają na parametry, takie jak częstotliwość urządzenia. Wyobraźmy sobie, że przy nieskomplikowanym obwodzie symulujemy warunki, w których urządzenie będzie działać. Rozpocznij stopniowo zwiększać częstotliwość. W pewnym momencie osiągniemy pewne przesunięcie fazowe między napięciem zasilającym a dostarczanym kwarcem. Z rosnącą częstotliwością możemy wprowadzić obwód w rezonans - w rzeczywistości stąd pochodzi nazwa samego urządzenia.

Miniaturowe urządzenia oparte na rezonatorachszeroko stosowany w elektronice radiowej. Dobrym tego przykładem może być mikrosonda pomiarowa, heterodyna. Z ich pomocą pojawiły się stabilne i niezawodne urządzenia. W popularnej grze "polowanie na lisy" wykorzystuje się urządzenia oparte na tych elementach.

Wszystkie znane zegarki kwarcowe zawierają kwarcrezonator, który jest stabilnym źródłem impulsów. Licząc te impulsy, można wygenerować drugi sygnał, który jest niezbędny do działania tego urządzenia znanego na całym świecie.

Nowoczesna elektronika nie może porzucićzastosowanie tego niesamowitego urządzenia. Zastanawiam się, jak działałby twój komputer, gdyby generator impulsów częstotliwości odniesienia w procesorze nagle zaczął wytwarzać niestabilną częstotliwość? Doprowadziłoby to do nieprawidłowego działania całego systemu i, najprawdopodobniej, do jego zawisu.

Tak zwany rezonator kwarcowy jest "sercem" niemal każdego urządzenia cyfrowego. Bez niego komputer lub laptop przestaną działać, nie będzie łączności internetowej i komórkowej.

Warto również zauważyć, że rozwój tych urządzeń jest na drodze do minimalizacji rozmiaru i zwiększenia częstotliwości roboczej.

</ p>