Зачем нужен кварцевый резонатор

Основы электроники. Для чего нужны кварцевые резонаторы. Современная цифровая электроника, изобилующая микропроцессорами и микроконтроллерами, просто немыслима без тактовых колебаний. А где получение тактовых колебаний — там функционирование генератора и колебательной системы, и где колебательная система — там обязательно проявляют себя и явление резонанса и такой важный параметр как добротность. Здесь то и знакомимся мы с кварцевыми резонаторами.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Стабилизация частоты микроконтроллера кварцевым резонатором
• Что такое кварцевый генератор
• Как проверить кварцевый резонатор.
• 8.867238 МГц HC-49U, кварцевый резонатор
• Кварцевый генератор
• Кварцевые резонаторы. Виды и применение. Устройство и работа

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Что такое КВАРЦЕВЫЙ РЕЗОНАТОР

Стабилизация частоты микроконтроллера кварцевым резонатором

Теория и практика. Кейсы, схемы, примеры и технические решения, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой. Кварцевый резонатор — структура, принцип работы, как проверить.

Современная цифровая техника требует высокой точности, поэтому совсем неудивительно, что практически любое цифровое устройство, какое бы не попалось сегодня на глаза обывателю, содержит внутри кварцевый резонатор.

Кварцевые резонаторы на различные частоты необходимы в качестве надежных и стабильных источников гармонических колебаний, чтобы цифровой микроконтроллер мог бы опереться на эталонную частоту, и оперировать с ней в дальнейшем, в процессе работы цифрового устройства.

Таким образом, кварцевый резонатор — это надежная замена колебательному LC-контуру. Если рассмотреть простой колебательный контур, состоящий из конденсатора и катушки индуктивности , то быстро выяснится, что добротность такого контура в схеме не превысит , к тому же емкость конденсатора будет плавать в зависимости от температуры окружающей среды, то же самое произойдет и с индуктивностью. Не даром есть у конденсаторов и катушек такие параметры как ТКЕ — температурный коэффициент емкости и ТКИ — температурный коэффициент индуктивности, показывающие, насколько изменяются главные параметры этих компонентов с изменением их температуры.

Так, благодаря высоким показателям температурной стабильности и добротности, кварцевые резонаторы применяются всюду в радиотехнике и цифровой электронике. Для задания микроконтроллеру или процессору тактовой частоты, ему всегда необходим генератор тактовой частоты, на который он мог бы надежно опереться, и генератор этот всегда нужен высокочастотный и при том высокоточный.

Здесь то и приходит на помощь кварцевый резонатор. Конечно, в некоторых применениях можно обойтись пьезокерамическими резонаторами с добротностью , и таких резонаторов достаточно для электронных игрушек и бытовых радиоприемников, но для более точных устройств необходим кварц. В основе работы кварцевого резонатора — пьезоэлектрический эффект , возникающий на кварцевой пластинке. Кварц представляет собой полиморфную модификацию диоксида кремния SiO2, и встречается в природе в виде кристаллов и гальки.

Для создания резонаторов подходит низкотемпературный кварц, обладающий ярко выраженными пьезоэлектрическими свойствами. Химически кварц весьма устойчив, и растворить его можно лишь в гидрофторидной кислоте. По твердости кварц превосходит опал, но до алмаза не дотягивает. При изготовлении кварцевой пластинки, от кристалла кварца под строго заданным углом вырезают кусочек. В зависимости от угла среза полученная кварцевая пластинка будет отличаться по своим электромеханическим свойствам.

От типа среза зависит многое: частота, температурная стабильность, устойчивость резонанса и отсутствие либо наличие паразитных резонансных частот. На пластинку затем наносят с обеих сторон по слою металла, коим может быть никель, платина, серебро или золото, после чего жесткими проволочками крепят пластинку в основание корпуса кварцевого резонатора.

Последний шаг — корпус герметично собирают. Так получается колебательная система, обладающая собственной резонансной частотой, и кварцевый резонатор, полученный таким образом, обладает собственной резонансной частотой, определяемой электромеханическими параметрами. Теперь если приложить к металлическим электродам пластики переменное напряжение данной резонансной частоты, то проявится явление резонанса, и амплитуда гармонических колебаний пластинки весьма значительно возрастет.

При этом сопротивление резонатора сильно понизится, то есть процесс аналогичен происходящему в последовательном колебательном контуре. На эквивалентной схеме: C2 — статическая электроемкость пластинок с держателями, L — индуктивность, С1 — емкость, R — сопротивление, отражающие электромеханические свойства установленной пластинки кварца. Если убрать монтажные элементы, останется последовательный LC-контур. В процессе монтажа на печатную плату, кварцевый резонатор нельзя перегревать, ведь конструкция его довольно хрупка, и перегрев может привести к деформации электродов и держателя, что непременно отразится на работе резонатора в готовом устройстве.

Часто причиной повреждения кварцевого резонатора является падение или сильный удар устройства, в котором он установлен, и тогда необходимо заменить резонатор на новый с той же резонансной частотой. Такие повреждения свойственны малогабаритным приборам, которые легко уронить.

Однако, по статистике, подобные повреждения кварцевых резонаторов встречаются крайне редко, и чаще неисправность прибора оказывается вызвана иной причиной. Чтобы проверить кварцевый резонатор на исправность, можно собрать небольшой пробник, который поможет не только убедиться в работоспособности резонатора, но и увидеть его резонансную частоту.

Схема пробника представляет собой типичную схему кварцевого генератора на одном транзисторе. Включив резонатор между базой и минусом можно через защитный конденсатор на случай короткого замыкания в резонаторе , остается измерить частотомером резонансную частоту. Эта схема подойдет и для предварительной настройки колебательных контуров.

Когда схема включена, исправный резонатор станет способствовать генерации колебаний, и на эмиттере транзистора можно будет наблюдать переменное напряжение, частота которого будет соответствовать основной резонансной частоте тестируемого кварцевого резонатора. Подключив к выходу пробника частотомер, пользователь сможет наблюдать эту резонансную частоту. Если частота стабильна, если небольшой нагрев резонатора поднесенным паяльником не приводит к сильному уплыванию частоты, то резонатор исправен.

Если же генерации не будет, или частота будет плавать или окажется совсем другой, чем должна быть для тестируемого компонента, то резонатор неисправен, и его следует заменить. Данный пробник удобен и для предварительной настройки колебательных контуров, в этом случае конденсатор C1 обязателен, хотя при проверке резонаторов его можно из схемы исключить. Контур просто подключается вместо резонатора, и схема начинает генерировать колебания аналогичным образом.

Пробник собранный по приведенной схеме замечательно работает на частотах от 15 до 20 МГц. Для иных диапазонов вы всегда можете поискать схемы в интернете, благо их там много, как на дискретных компонентах, так и на микросхеме.

Поделитесь этой статьей с друзьями:. Вступайте в наши группы в социальных сетях:. ВКонтакте Facebook Одноклассники Pinterest. Как устроена и работает беспроводная зарядка для телефона Наноантенны — устройство, применение, перспективы использования Микросхема КГГ1 для устройств с удержанием резонанса — принцип ра Новые статьи Тематическая викторина от Иосифа Труба Чем конструкция дорогих розеток отличается от дешевых Какие нужны насадки на болгарку и перфоратор для провед IGBT-транзисторы — основные компоненты современной сило Какое напряжение опасно для жизни человека?

Как работают датчики и токовые клещи для измерения пост Почему выключатель размыкает фазу, а не ноль? В Интернете кто-то прав! За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.

Перепечатка материалов сайта запрещена. Пожалуйста, подождите Электрик Инфо. Добавление комментария.

Тематическая викторина от Иосифа Труба Чем конструкция дорогих розеток отличается от дешевых Какие нужны насадки на болгарку и перфоратор для провед Или о чём говорят электрики Бортовая сеть автомобиля.

Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях. Комментарии: 1 написал: Вадим [цитировать]. Для младшего дошкольного возраста.

Что такое кварцевый генератор

Точность поддержания частоты в приведенных схемах невысока. Чтобы избавиться от этого, необходимо использовать кварцевый резонатор, в просторечии — просто кварц. Это т. Как, спросите вы, даже от температуры не будет зависть?

Мне вот, что интересно. Зачем к МК подключать кварц?МК от этого будет быстрее работать? Если да, то какой ценой (энергопотребление, перегрев).

Как проверить кварцевый резонатор.

Если полупроводниковые радиокомпоненты в основном делают из кремния, то кварц также состоит из кремния но в связке с кислородом. Его формула SiO 2. Выглядит он примерно вот так:. Ну прямо сокровище какое-то! Но сокровище спрятано не в самом кварце, а в том, каким свойством он обладает. И этот эффект кварца сделал революцию в прецизионной точной электронике…. Еще в 19 веке два брата Кюри обнаружили интересное свойство некоторых твердых кристаллов генерировать ЭДС , деформируя эти кристаллы. Существует также и обратный эффект, то есть при подаче напряжения мы можем деформировать эти кристаллы.

8.867238 МГц HC-49U, кварцевый резонатор

Решил написать книгу … … про реальную разработку устройств на stm Поэтому думаю обновления если и будут, то нерегулярным и в основном в виде кусочков из книги. Что бы не было скучно, вот вам малюсенький кусочек, можно сказать бета-версия про кварцевые резонаторы и вообще частоты. Сами по себе микроконтроллеры работать не умеют. Им нужны всякие сопутствующие элементы.

Забыли пароль? Документация производителя datasheet.

Кварцевый генератор

Кварцевый резонатор — это радиотехнический элемент, в котором объединены два эффекта: механический резонанс и пьезоэлектричество. Данный элемент является основным в резонансных схемах, то есть в таких, где требуется точная настройка на строго определенную частоту. Это опорные задающие генераторы и фильтры. Точность и стабильность генерации важны для нормальной работы приемопередающих устройств, часов. Но иногда даже точность кварцевых элементов недостаточна.

Кварцевые резонаторы. Виды и применение. Устройство и работа

Электрика и электрооборудование, электротехника и электроника — информация! Современная цифровая аппаратура нуждается в высокой точности, поэтому часто в цифровых устройствах содержится кварцевый резонатор, который является стабильным и надежным генератором гармонических колебаний. Цифровые микроконтроллеры работают на основе этой постоянной частоты, и используют ее для работы цифрового прибора. Кварцевые резонаторы являются надежной заменой контура колебаний, собранного на конденсаторе и катушке индуктивности. Добротность контура колебаний на основе катушки и конденсатора не превышает Она является характеристикой контура колебаний, определяющей величину полосы резонанса. Добротность показывает, во сколько раз энергия колебательной системы превышает потери энергии в течение одного периода колебаний.

В кварцевом резонаторе используется пьезоэлектрический эффект для возбуждения электрических колебаний заданной частоты и построения.

Кварцевый резонатор является электронным прибором, построенным на пьезоэффекте, а также механическом резонансе. Применяется радиостанциями, где задает несущую частоту, в часах и таймерах, фиксируя в них интервал в 1 секунду. Прибор является источником, обеспечивающим гармонические колебания высокой точности. Имеет, при сравнении с аналогами, большую эффективность работы, стабильные параметры.

Кварцевый резонатор представляет собой электромеханическую систему, состоящую из кварцевой пластинки, электродов и держателя. Эквивалентная электрическая схема рис. Индуктивность LK составляет десятые доли генри при частоте резонатора около 2 5 10е гц и выше сотен генри — у низкочастотных резонаторов. Кварцевый резонатор при такой скважности возбуждается второй гармоникой напряжения и. Спектр этого напряжения состоит из большого числа гармонических составляющих. Другие составляющие передаются без изменения, так как опя них резонатор, по сравнению с сопротивлением конденсатора С62, представляет собой очень большое сопротивление.

Частота собственных колебаний кварцевого генератора может находиться в диапазоне от нескольких к Гц до сотен МГц. Она определяется физическими размерами резонатора , упругостью и пьезоэлектрической постоянной кварца, а также тем, как вырезан резонатор из кристалла.

Чем стабильнее работает МК, тем лучше. Эта аксиома в первую очередь относится к тактовой частоте задающего генератора. Обеспечить её высокую стабильность могут кварцевые резонаторы, подключаемые к выводам ХТ1 вход и ХТ2 выход подсистемы синхронизации МК. Немного истории. В г. Кэди подключил кварцевую пластину к радиогенератору, что обеспечило заметную стабилизацию излучаемой частоты.

Забыли пароль? Есть плата управления будущей радиостанции. На ней два кварцевых рехзонатора.

для чего нужен, как проверить мультиметром, маркировка

О кварцевом резонаторе замолвим слово

Кварцевым резонатором называют аналог колебательного контура, базирующегося на индуктивности и ёмкости. Но между ними есть разница в пользу первого. Как известно, для характеристики колебательного контура используют понятие добротности. В резонаторе на основе кварцев она достигает очень высоких значений – в границах 10 5 –10 7 . К тому же он более эффективен для всей схемы при изменении температуры, что сказывается на большем сроке службы таких деталей, как конденсаторы. Обозначение кварцевых резонаторов на схеме осуществляется в виде вертикально расположенного прямоугольника, который с обеих сторон «зажат» пластинами. Внешне на чертежах они напоминают гибрид конденсатора и резистора.

Как работает кварцевый резонатор?

Из кристалла кварца вырезается пластинка, кольцо или брусок. На него наносится как минимум два электрода, которые являются проводящими полосками. Пластинка закрепляется и имеет свою собственную резонансную частоту механических колебаний. Когда на электроды подаётся напряжения, то из-за пьезоэлектрического эффекта происходит сжатие, сдвиг или изгибание (зависимо от того, как вырезался кварц). Колеблющийся кристалл в таких случаях делает работу подобно катушке индуктивности. Если частота напряжения, что подаётся, равна или очень близка к собственным значениям, то требуется меньшее количество энергии при значительных отличиях для поддержания функционирования. Теперь можно переходить к освещению главной проблемы, из-за чего, собственно, и пишется эта статья про кварцевый резонатор. Как проверить его работоспособность? Было отобрано 3 способа, о которых и будет рассказано.

Пьезоэлектрики

На самом деле, кварц – это один из самых распространенных минералов в земной коре. Его доля составляет около 60%! Если полупроводниковые радиокомпоненты в основном делают из кремния, то кварц тоже состоит из кремния но в связке с кислородом. Его химическая формула SiO2.

Выглядит минерал кварц примерно вот так.

Ну прямо как сокровище какое-то! Но ценность этого сокровища спрятана не в самом кварце, а в том, каким свойством он обладает. И этот эффект кварца сделал революцию в прецизионной (точной) электронике для генерации высокостабильных колебаний электрического сигнала.

Еще в 19 веке два брата Кюри обнаружили интересное свойство некоторых твердых кристаллов генерировать ЭДС , деформируя эти кристаллы. Деформация – это изменение формы какого-либо тела с помощью кручения, удара, растяжения и так далее. Так вот, ударяя по таким кристаллам, они обнаружили, что те могут выдавать какое-либо кратковременное напряжение.

пьезоэффект

Но они также обнаружили еще и обратный эффект. При подаче напряжения на такие кристаллы, эти кристаллы деформировались сами. Невооруженным глазом это было практически не заметно. Такой эффект назвали пьезоэффектом, а вещества – пьезоэлектриками.

Следует заметить, что ЭДС возникает только в процессе сжатия или растяжения. Может быть вы подумали, что можно прижать такой кристалл какой-нибудь увесистой болванкой и всю жизнь получать из него энергию? Как бы не так! Кстати, радиоэлемент пьезоизлучатель тоже относится к пьезоэлектрикам, и из него можно получить ЭДС. Ниже можно рассмотреть этот случай на видео. Светодиод, подпаянный к пьезоизлучателю, зажигается при ударе самого пьезоизлучателя.

Не так давно смотрел фильм по National Geographic. Там целые пьезоэлектрические плиты устанавливали на дороге. По ним ходили люди и вырабатывали электрическую энергию, сами того не подозревая). Кстати, очень халявная, чистая и возобновляемая энергия. Ладно, что-то отвлекся… Так вот, кристаллы кварца тоже обладают пьезоэффектом и способны также вырабатывать ЭДС или деформироваться (изгибаться, изменять форму) под воздействием электрического тока.

Способ № 1

Здесь транзистор КТ368 играет роль генератора. Его частота определяется кварцевым резонатором. Когда поступает питание, то генератор начинает работать. Он создаёт импульсы, которые равны частоте его основного резонанса. Их последовательность проходит через конденсатор, который обозначен как С3 (100р). Он фильтрует постоянную составляющую, а затем сам импульс передаёт на аналоговый частотомер, который построен на двух диодах Д9Б и таких пассивных элементах: конденсаторе С4 (1n), резисторе R3 (100к) и микроамперметре. Все остальные элементы служат для стабильности работы схемы и чтобы ничего не перегорело. Зависимо от установленной частоты может меняться напряжение, которое есть на конденсаторе С4. Это довольно приблизительный способ и его преимущество – легкость. И, соответственно, чем выше напряжение, тем большая частота резонатора. Но существуют определённые ограничения: пробовать её на данной схеме следует только в тех случаях, если она находится в приблизительных рамках от трех до десяти МГц. Проверка кварцевых резонаторов, что выходит за грань этих значений, обычно не подпадает под любительскую радиоэлектронику, но далее будет рассмотрен чертеж, у которого диапазон — 1-10 МГц.

Как проверить кварц на работоспособность, простая схема

Простой и надежный способ проверки кварцевых резонаторов на исправность, простая схема генератора для проверки кварцев. 90% неисправностей кварцевых резонаторов приходится на пульты дистанционного управления вот на них мы пока и остановимся. Я хочу предложить свой метод проверенный не раз.

На первом этапе не нужны вообще никакие приборы! Нам понадобитсялюбой радиоприёмник или на худой конец музыкальный центр если нет приёмника, но тогда к центру нужно подключитъ наружную антенну к разъёму СВ-КВ что не нужно делать с радиоприёмником по причине того, что там есть магнитная антенна.

Включаем на средние волны (СВ), можно и на короткие но там похуже, подносим пульт к приёмнику или к антенне музыкального центра, и нажимаем кнопки. В приёмнике мы услышим характерный звук импульсов, -значит кварцевый резонатор и микросхема с обвязкой в пульте уже исправны. После этого придётся раскрыть пульт и проверить светодиод.

Если в приёмнике мы ничего не слышим? Не хочу останавливаться на питании, думаю каждый с этого начинает любой ремонт. Выпаиваем аккуратно кварц, не перегревая его.

Теперь мы подошли к второму этапу непосредственно проверки кварцевого резонатора можно при помощи мультиметра 890 серии который очень распространён. Вставляем его в гнездо «Сх» и измеряем его ёмкость, при исправном резонаторе прибор покажет сотни пФ при неисправном единицы максимум десятки. Вот пример (частота резонатора — ёмкость на приборе) 440кГц-345пФ 500кГц-490пФ 4мГц-45пФ.

Опираться на эти значения как понимаете можно относительно так как погрешность у этого метода 10-15%. Но мы ведь с самого начала ставили цель проверить рабочий-нерабочий и не более.

Рис.1. Схема генератора для проверки кварцев.

Есть ещё один способ, он самый точный но нужно взятъ в руки паяльник и спаять очень простую схемку (рис.1) на микросхеме К155ЛАЗ. В схеме два резистора 330-670 Ом конденсатор любой. Вот собираем эту схемку и если к конденсатору подключим вход частотомера то узнаем частоту кварца с точностью, с которой измеряет Ваш частотомер.

А если частотомера нет тоже не огорчайтесь, возьмите всё тот же приёмник, к свободной ножке конденсатора прикрутите 0,5-1м провода, прообраз антенны, и слушайте на приемнике сигнал генератора в зависимости от частоты кварца на основной или 3 или 5 гармонике, то есть если у Вас, к примеру кварц на 440кГц то сигнал генератора Вы услышите на 440кГц,1320кГц и 2200кГц и так далее, это принцип кварцевого калибратора которые раньше стояли почти во всех военных радиоприёмниках.

Желаю удачи в ремонте!

Куприн. В. Г. РК-2010-04.

Способ № 2

Для увеличения точности можно к выходу генератора подключить частотомер или осциллограф. Тогда можно будет рассчитать искомый показатель, используя фигуры Лиссажу. Но имейте в виду, что в таких случаях кварц возбуждается, причем как на гармониках, так и на основной частоте, что, в свою очередь, может дать значительное отклонение. Посмотрите на приведённые схемы (эту и предыдущую). Как видите, существуют разные способы искать частоту, и тут придётся экспериментировать. Главное – соблюдайте технику безопасности.

Проверка сразу двух кварцевых резонаторов

Данная схема позволит определить, работоспособны ли два кварцевых резистора, которые функционируют в рамках от одного до десяти МГц. Также благодаря ей можно узнать сигналы толчков, которые идут между частотами. Поэтому вы сможете не только определить работоспособность, но и подобрать кварцевые резисторы, которые наиболее подходят друг другу по своим показателям. Схема реализована с двумя задающими генераторами. Первый из них работает с кварцевым резонатором ZQ1 и реализован на транзисторе КТ315Б. Чтобы проверить работоспособность, напряжение на выходе должно быть больше 1,2 В, и следует нажать на кнопку SB1. Указанный показатель соответствует сигналу высокого уровня и логической единице. Зависимо от кварцевого резонатора может быть увеличено необходимое значение для проверки (можно напряжение каждую проверку повышать на 0,1А-0,2В к рекомендованному в официальной инструкции по использованию механизма). При этом выход DD1.2 будет иметь 1, а DD1.3 — 0. Также, сообщая о работе кварцевого генератора, будет гореть светодиод HL1. Второй механизм работает аналогично, и о нём будет сообщать HL2. Если их запустить одновременно, то ещё будет гореть светодиод HL4.

Когда сравниваются частоты двух генераторов, то их выходные сигналы с DD1.2 и DD1.5 направляются на DD2.1 DD2.2. На выходах вторых инверторов схема получает сигнал с широтно-импульсной модуляцией, чтобы затем сравнить показатели. Увидеть визуально это можно с помощью мигания светодиода HL4. Для улучшения точности добавляют частотомер или осциллограф. Если реальные показатели отличаются на килогерцы, то для определения более высокочастотного кварца нажмите на кнопку SB2. Тогда первый резонатор уменьшит свои значения, и тон биений световых сигналов будет меньше. Тогда можно уверенно сказать, что ZQ1 более высокочастотный, нежели ZQ2.

При проверке всегда:

1. Прочитайте инструкцию, которую имеет кварцевый резонатор;
2. Придерживайтесь техники безопасности.

Емкость нагрузки СL

Измеренное или вычисленное значение емкости, включенной параллельно с кварцевым резонатором. Резонансная частота кварца, включенного в реальную электрическую цепь, будет изменяться в некоторых пределах при разных значениях емкости нагрузки. Для упрощения взаимодействия заказчиков и производителей резонаторов практикуется настройка резонаторов при определенном значении нагрузочной емкости. В этом случае измеренная частота должна соответствовать номинальной с учетом указанной точности настройки.

Как правило, для согласования емкости нагрузки используют конденсаторы Cg , подключаемые между выводами кварцевого резонатора и общим проводом (рисунок 2). Расчет номинала емкости конденсаторов Cg осуществляется по формуле (6), где CL – емкость нагрузки, указанная в технической документации, а CS – значение паразитной емкости (примерно 5 пФ).

Например, для емкости нагрузки равной 16 пФ имеем:

Cg = 2·(16-5) = 22 пФ

Обычно определяется как мощность, рассеиваемая кварцевым резонатором. Минимальное значение этого параметра определяется количеством энергии, необходимой для нормального запуска резонатора и обеспечения устойчивых колебаний. Однако повышенное значение этого параметра может вызвать ухудшение параметров старения и механические повреждения кристалла.

Современный и устаревший резонаторы.

Возможные причины выхода из строя

Существует довольно много способов вывести свой кварцевый резонатор из строя. С некоторыми самыми популярными стоит ознакомиться, чтобы в будущем избежать каких-то проблем:

1. Падения с высоты. Самая популярная причина. Помните: всегда необходимо содержать рабочее место в полном порядке и следить за своими действиями.
2. Присутствие постоянного напряжения. В целом кварцевые резонаторы не боятся его. Но прецеденты были. Для проверки работоспособности включите последовательно конденсатор на 1000 мФ – этот шаг возвратит его в строй или позволит избежать негативных последствий.
3. Слишком большая амплитуда сигнала. Решить данную проблему можно разными способами:

• Увести частоту генерации немного в сторону, чтобы она отличалась от основного показателя механического резонанса кварца. Это более сложный вариант.
• Понизить количество Вольт, что питают сам генератор. Это более лёгкий вариант.
• Проверить, вышел ли кварцевый резонатор действительно из строя. Так, причиной падения активности может быть флюс или посторонние частицы (необходимо в таком случае его качественно очистить). Также может быть, что слишком активно эксплуатировалась изоляция, и она потеряла свои свойства. Для контрольной проверки по этому пункту можно на КТ315 спаять «трехточку» и проверить осцом (одновременно можно сравнить активность).

Что это такое, и зачем он нужен

Прибор является источником, обеспечивающим гармонические колебания высокой точности. Имеет, при сравнении с аналогами, большую эффективность работы, стабильные параметры.

Первые образцы современных устройств появились на радиостанциях в 1920-1930 гг. как элементы, имеющие стабильную работу, способные задавать несущую частоту. Они:

• пришли на смену кристальным резонаторам, работавшим на сегнетовой соли, появившимся в 1917 в результате изобретения Александра М. Николсона и отличавшимся нестабильностью;
• заменили использовавшуюся ранее схему с катушкой и конденсатором, которая не отличалась большой добротностью (до 300) и зависела от температурных изменений.

Чуть позже кварцевые резонаторы стали составной частью таймеров, часов. Электронные компоненты с собственной резонансной частотой 32768 Гц, которая в двоичном 15-разрядном счетчике задает временной промежуток равный 1 секунде.

Приборы используются сегодня в:

• кварцевых часах, обеспечивая им точность работы независимо от температуры окружающей среды;
• измерительных приборах, гарантируя им высокую точность показателей;
• морских эхолотах, которые применяются при исследованиях и создании карт дна, фиксации рифов, отмелей, поиска объектов, находящихся в воде;
• схемах, соответствующих опорным генераторам, синтезирующим частоты;
• схемах, применяемых при волновом указании SSB или сигнала телеграфа;
• радиостанциях с DSB-сигналом с промежуточной частотой;
• полосовых фильтрах приемников супергетеродинного типа, которые более стабильны и добротны, чем LC-фильтры.

Устройства изготавливаются с разными корпусами. Делятся на выводные, применяемые в объемном монтаже, и SMD, используемые в поверхностном монтаже.

Их работа зависит от надежности схемы включения, влияющей на:

• отклонение частоты от необходимого значения, стабильность параметра;
• темп старения прибора;
• нагрузочную емкость.

Схема измерителя кварцев

За основу устройства взяты два генератора CD74HC4060 (74HC4060 не было в магазине, но судя по даташиту они ещё «круче»), один работает на низкой частоте, второй на высокой. Самыми низкочастотными какие у меня были, оказались часовые кварцы, а самым высокочастотным оказался негармониковый кварц на 30 МГц. Генераторы из-за их склонности к самовозбуждению было решено переключать просто коммутируя напряжение питания, о чём индицируют соответствующие светодиоды. После генераторов установил повторитель на логике. Возможно вместо резисторов R6 и R7 лучше установить конденсаторы (сам я не проверял).

Как оказалось, в устройстве запускаются не только кварцы, но и всякие фильтры о двух и более ногах, которые с успехом и были подключены в соответствующие разъёмы. Один «двуногий» похожий на керамический конденсатор запустился на 4 МГЦ, который после был с успехом применён вместо кварцевого резонатора.

На снимках видно, что применены два вида разъёмов для проверки радиодеталей. Первый сделан из частей панелек – для выводных деталей, а второй представляет фрагмент платы приклеенный и припаянный к дорожкам через соответствующие отверстия — для SMD кварцевых резонаторов. Для вывода информации применён упрощённый частотомер на микроконтроллере PIC16F628 или PIC16F628A, который автоматически переключает предел измерения, то есть на индикаторе частота будет или в кГц или в МГц.

Принципиальная схема тестера кварцев

Схема выглядит следующим образом:

Второй вариант схемы:

Для проверки вставляем в SN1 кварц, после чего переключаем переключатель в положение ON. Если светодиод горит ярким светом — кварцевый резонатор исправен. А если после включения светодиод не горит или горит очень слабо, значит мы имеем дело с поврежденным радиоэлементом.

Конечно эта схема скорее для начинающих, представляющая из себя простой кварцевый тестер без определения частоты колебаний. T1 и XT сформировали генератор. C1 и C2 — делитель напряжения тока для генератора. Если кварц живой, то генератор будет работать хорошо, и его выходное напряжение будет выпрямлено элементами С3, С4, D1 и D2, транзистор Т2 откроется и светодиод зажгётся. Тестер подходит для тестирования кварцев 100 кГц — 30 МГц.

О деталях устройства

Часть платы собрана на выводных деталях, а часть на SMD. Плата разработана под ЖКИ индикатор «Винстар» однострочный Wh2601A (это тот у которого контакты слева вверху), контакты 15 и 16, служащие для подсветки, не разведены, но кому надо может для себя добавить дорожки и детали. Я не развёл подсветку так как применил индикатор без подсветки от какого-то телефона на таком-же контроллере, но сначала стоял винстаровский. Кроме Wh2601A можно применить Wh2602B – двухстрочный, но вторая строка задействована не будет. Вместо транзистора, что на схеме можно применить любой такой же проводимости желательно с бОльшим h31. На плате разведены два входа питания, один от мини USB, другой через мост и 7805. Также предусмотрено место под стабилизатор в другом корпусе.

Настройка прибора

При настройке кнопкой S1 включить режим НЧ (загорится светодиод VD1) и воткнув в соответствующий разъём кварцевый резонатор на 32768Гц (желательно с материнской платы компьютера) подстроечным конденсатором С11 установить на индикаторе частоту 32768Гц. Резистором R8 устанавливается максимальная чувствительность. Все файлы — платы, прошивки, даташиты на используемые радиоэлементы и другое, скачайте в архиве. Автор проекта — nefedot.

Обсудить статью ПРИБОР ДЛЯ ПРОВЕРКИ ЧАСТОТЫ КВАРЦЕВ

Кварцевый резонатор — структура, принцип работы, как проверить

Современная цифровая техника требует высокой точности, поэтому совсем неудивительно, что практически любое цифровое устройство, какое бы не попалось сегодня на глаза обывателю, содержит внутри кварцевый резонатор.

Кварцевые резонаторы на различные частоты необходимы в качестве надежных и стабильных источников гармонических колебаний, чтобы цифровой микроконтроллер мог бы опереться на эталонную частоту, и оперировать с ней в дальнейшем, в процессе работы цифрового устройства. Таким образом, кварцевый резонатор — это надежная замена колебательному LC-контуру.

Если рассмотреть простой колебательный контур, состоящий из конденсатора и катушки индуктивности, то быстро выяснится, что добротность такого контура в схеме не превысит 300, к тому же емкость конденсатора будет плавать в зависимости от температуры окружающей среды, то же самое произойдет и с индуктивностью.

Не даром есть у конденсаторов и катушек такие параметры как ТКЕ — температурный коэффициент емкости и ТКИ — температурный коэффициент индуктивности, показывающие, насколько изменяются главные параметры этих компонентов с изменением их температуры.

В отличие от колебательных контуров, резонаторы на базе кварца обладают недостижимой для колебательных контуров добротностью, которая измеряется значениями от 10000 до 10000000, причем о температурной стабильности кварцевых резонаторов речи не идет, ведь частота остается постоянной при любом значении температуры, как правило из диапазона от -40°C до +70°C.

Так, благодаря высоким показателям температурной стабильности и добротности, кварцевые резонаторы применяются всюду в радиотехнике и цифровой электронике.

Для задания микроконтроллеру или процессору тактовой частоты, ему всегда необходим генератор тактовой частоты, на который он мог бы надежно опереться, и генератор этот всегда нужен высокочастотный и при том высокоточный. Здесь то и приходит на помощь кварцевый резонатор. Конечно, в некоторых применениях можно обойтись пьезокерамическими резонаторами с добротностью 1000, и таких резонаторов достаточно для электронных игрушек и бытовых радиоприемников, но для более точных устройств необходим кварц.

В основе работы кварцевого резонатора — пьезоэлектрический эффект, возникающий на кварцевой пластинке. Кварц представляет собой полиморфную модификацию диоксида кремния SiO2, и встречается в природе в виде кристаллов и гальки. В свободном виде в земной коре кварца около 12%, кроме того в виде смесей в составе других минералов также содержится кварц, и в общем в земной коре более 60% кварца (массовая доля).

Для создания резонаторов подходит низкотемпературный кварц, обладающий ярко выраженными пьезоэлектрическими свойствами. Химически кварц весьма устойчив, и растворить его можно лишь в гидрофторидной кислоте. По твердости кварц превосходит опал, но до алмаза не дотягивает.

При изготовлении кварцевой пластинки, от кристалла кварца под строго заданным углом вырезают кусочек. В зависимости от угла среза полученная кварцевая пластинка будет отличаться по своим электромеханическим свойствам.

От типа среза зависит многое: частота, температурная стабильность, устойчивость резонанса и отсутствие либо наличие паразитных резонансных частот. На пластинку затем наносят с обеих сторон по слою металла, коим может быть никель, платина, серебро или золото, после чего жесткими проволочками крепят пластинку в основание корпуса кварцевого резонатора. Последний шаг — корпус герметично собирают.

Так получается колебательная система, обладающая собственной резонансной частотой, и кварцевый резонатор, полученный таким образом, обладает собственной резонансной частотой, определяемой электромеханическими параметрами.

Теперь если приложить к металлическим электродам пластики переменное напряжение данной резонансной частоты, то проявится явление резонанса, и амплитуда гармонических колебаний пластинки весьма значительно возрастет. При этом сопротивление резонатора сильно понизится, то есть процесс аналогичен происходящему в последовательном колебательном контуре. В силу высокой добротности такого «колебательного контура», энергетические потери при его возбуждении на резонансной частоте пренебрежимо малы.

На эквивалентной схеме: C2 – статическая электроемкость пластинок с держателями, L – индуктивность, С1 — емкость, R – сопротивление, отражающие электромеханические свойства установленной пластинки кварца. Если убрать монтажные элементы, останется последовательный LC-контур.

В процессе монтажа на печатную плату, кварцевый резонатор нельзя перегревать, ведь конструкция его довольно хрупка, и перегрев может привести к деформации электродов и держателя, что непременно отразится на работе резонатора в готовом устройстве. Если же разогреть кварц до 5730°C, он вовсе утратит свои пьезоэлектрические свойства, но, к счастью, нагреть элемент паяльником до такой температуры невозможно.

Обозначение кварцевого резонатора на схеме похоже на обозначение конденсатора с прямоугольником между пластинами (кварцевая пластинка), и с надписью «ZQ» или «Z».

Часто причиной повреждения кварцевого резонатора является падение или сильный удар устройства, в котором он установлен, и тогда необходимо заменить резонатор на новый с той же резонансной частотой. Такие повреждения свойственны малогабаритным приборам, которые легко уронить. Однако, по статистике, подобные повреждения кварцевых резонаторов встречаются крайне редко, и чаще неисправность прибора оказывается вызвана иной причиной.

Чтобы проверить кварцевый резонатор на исправность, можно собрать небольшой пробник, который поможет не только убедиться в работоспособности резонатора, но и увидеть его резонансную частоту. Схема пробника представляет собой типичную схему кварцевого генератора на одном транзисторе.

Включив резонатор между базой и минусом (можно через защитный конденсатор на случай короткого замыкания в резонаторе), остается измерить частотомером резонансную частоту. Эта схема подойдет и для предварительной настройки колебательных контуров.

Когда схема включена, исправный резонатор станет способствовать генерации колебаний, и на эмиттере транзистора можно будет наблюдать переменное напряжение, частота которого будет соответствовать основной резонансной частоте тестируемого кварцевого резонатора.

Подключив к выходу пробника частотомер, пользователь сможет наблюдать эту резонансную частоту. Если частота стабильна, если небольшой нагрев резонатора поднесенным паяльником не приводит к сильному уплыванию частоты, то резонатор исправен. Если же генерации не будет, или частота будет плавать или окажется совсем другой, чем должна быть для тестируемого компонента, то резонатор неисправен, и его следует заменить.

Данный пробник удобен и для предварительной настройки колебательных контуров, в этом случае конденсатор C1 обязателен, хотя при проверке резонаторов его можно из схемы исключить. Контур просто подключается вместо резонатора, и схема начинает генерировать колебания аналогичным образом.

Пробник собранный по приведенной схеме замечательно работает на частотах от 15 до 20 МГц. Для иных диапазонов вы всегда можете поискать схемы в интернете, благо их там много, как на дискретных компонентах, так и на микросхеме.

Любите умные гаджеты и DIY? Станьте специалистом в сфере Internet of Things и создайте сеть умных гаджетов!

Записывайтесь в онлайн-университет от GeekBrains:

Факультет Интернет вещей

Вы сможете:

• Изучить C, механизмы отладки и программирования микроконтроллеров;

• Получить опыт работы с реальными проектами, в команде и самостоятельно;

• Получить удостоверение и сертификат, подтверждающие полученные знания.

Starter box для первых экспериментов в подарок!

После прохождения курса в вашем портфолио будет: метостанция с функцией часов и встроенной игрой, распределенная сеть устройств, устройства регулирования температуры (ПИД-регулятор), устройство контроля влажности воздуха, система умного полива растений, устройство контроля протечки воды…

Вы получите диплом о профессиональной переподготовке и электронный сертификат, которые можно добавить в портфолио и показать работодателю.

Источник Понравилась статья, поделитесь с другими!!! ➤

Что такое кварцевый генератор? Применение пассивного кварцевого генератора и активного кварцевого генератора

Что такое кварцевый генератор? Применение пассивного кварцевого генератора и активного кварцевого генератора

В: Что такое кварцевый генератор?

О: Кварцевый генератор обычно относится к резонатору из кварцевого кристалла, который представляет собой электронный компонент, который использует пьезоэлектрический эффект кристалла кварца (также называемого кристаллом) для генерации высокоточных частот колебаний.

В: Какую роль в приложении играет кварцевый генератор?

О: Это самый важный компонент в схеме часов, и он в основном обеспечивает опорную частоту для микроконтроллера. В качестве опорного тактового сигнала для различных микропроцессорных чипов, кварцевый генератор эквивалентен сердцу микропроцессора. Без кварцевого генератора, микропроцессор чип не будет работать.

В: Что такое пассивный кварцевый генератор?

О: Пассивному кварцевому генератору нужен генератор в ЦП. Пассивный кварцевый генератор имеет только два контакта. Пассивный кварцевый генератор не имеет напряжения питания. Его уровень сигнала определяется схемой генератора и может изменяться. Один и тот же пассивный кварцевый генератор может применяться к различным напряжениям и может применяться к различным Требования к напряжению процессора. В целом цена на пассивные кварцевые генераторы относительно невысока, среди продукции гражданского назначения большинство из них представляют собой пассивные кварцевые генераторы с целью снижения стоимости готовой продукции.

Пассивный кварцевый генератор

Недостатки пассивных кварцевых генераторов: качество сигнала низкое, и обычно требуется точное согласование периферийных цепей (конденсаторы, индуктивности, сопротивления для согласования сигналов и т. Д.), А также необходимо соответствующим образом настроить схемы периферийной конфигурации при замене кристаллов с разными частотами. Как правило, рекомендуется использовать кристаллы кварца высокой точности, по возможности не использовать кристаллы керамики низкой точности.

Опорная схема пассивного кварцевого генератора

В: Что такое активный кварцевый генератор?

A: Активный кварцевый генератор — это законченный генератор с кварцевым кристаллом, транзисторами и компонентами сопротивления и емкости. Корпус активного кварцевого генератора имеет 4 контакта: VCC (напряжение), GND (земля), OUT (выход тактового сигнала) и NC (пустой контакт).

Активный кристалл

Активный кварцевый генератор не требует внутреннего генератора ЦП, сигнал стабильный, качество лучше, а способ подключения относительно прост (в основном, для хорошей фильтрации мощности, обычно конденсатор и катушка индуктивности используются для формирования сети фильтров, а выходной конец фильтруется с помощью небольшого резистора сопротивления Сигнала достаточно), сложной схемы конфигурации не требуется.

цепи опорного активного кристалла

 

---

Интеллектуальная рекомендация

Компонент шагов ANTD+Vue добавляет пользовательский контент в стиле к панели шагов (ниже)

Если значок, указанный в компоненте Steps в ANTD, не может соответствовать нашим требованиям, вам необходимо использовать пользовательскую картинку для его реализации. Например, реализован следующий п…

Метод Java тяжелая нагрузка и механизм передачи значений

Метод перегрузка концепция: В одном и том же классе разрешен тот же метод имени, до тех пор, пока их параметры или типы параметров различны. Особенности тяжелой нагрузки: Два из одинаковых различий: о…

Разработчик общий сайт

  http://www.hollischuang.com/archives/1459?hmsr=toutiao.io&utm_medium=toutiao.io&utm_source=toutiao.io В качестве разработчика Java вы часто должны иметь дело с широким спектром инструме…

P4 коммутатор сетевой эксперимент

В настоящее время в моей лаборатории есть коммутатор Edge-core P4, модель которогоWedge 100BF-32XКоммутатор имеет в общей сложности 32 порта 100G, но он может обмениваться данными с сервером 40G через…

gulp-webp генерирует изображения webP в формате .jpg.webp / .png.webp

использоватьgulp-webp Создавать изображения jpg / png в формате webP очень просто, Исходное изображение — 1. jpg, все сгенерированные — 1.webp Лучше напрямую использовать less / sass. 1.jpg.webp прост …

Вам также может понравиться

2018-01-31

проблема: Ошибка запроса ресурса (bg: ресурс, который не нужно запрашивать) решение: 1) Найдите возможные связанные функциональные модули 2) Проверьте, связано ли с запросом место, где активно запраши…

44 Power Query-специфичный метод просмотра функций

Поделитесь учебником по искусственному интеллекту моего учителя! Нулевой фундамент, легко понять!http://blog.csdn.net/jiangjunshow Вы также можете перепечатать эту статью. Делитесь знаниями, приносите…

Используйте основную работу массива для достижения инициализации, значения назначения, значения массива и операции позиционирования массива

Используйте основную работу массива для достижения инициализации, значения назначения, значения массива и операции позиционирования массива Реализация: Определите двухмерный массив B, инициализируйте …

Ошибка HTTP MAPP 404.

0 — не найдено решение

Используйте MAMP в Windows New E: \ MAPP \ MAMP \ MAMP \ MAMP \ MAMP \ MAMP \ HTDOCS \ First \ maint.php-файл, используйте сервер Apache и MySQL, а затем открытьhttp://localhost/first/index.phpПоявитс…

Каковы сходства между открытым исходным кодом и кулинарией? Linux Китай

Есть ли хороший способ продвигать дух открытого исходного кода без написания кода? Вот идея: «Кафе с открытым исходным кодом». Флориан Эффенбергер Для полезных ссылок на оригинальный текст…

5.19. Генераторы с кварцевыми резонаторами

Активные фильтры и генераторы

Генераторы

Подразделы: 5.12 5.13 5.14 5.15 5.16 5.19 5.18 5.19

От RC-генератора можно легко добиться стабильности порядка 0,1% при начальной точности установки частоты от 5 до 10%. Это вполне удовлетворительно для многих применений, таких, например, как мультиплексный индикатор карманного калькулятора, где цифры многозначного числа подсвечиваются одна за другой с быстрым чередованием (обычная часто – 1кГц). В каждый момент времени горит только одна цифра, но глаз видит все число. Ясно, что точность здесь не очень важна. Несколько лучше стабильность LC-генераторов — порядка 0.01% в течение разумного промежутка времени. Этого вполне достаточно для гетеродинов радиоприемников и телевизоров.

Для получения по-настоящему стабильных колебаний незаменимы кварцевые генераторы. В них используется кусочек кварца (искусственного — двуокись кремния), вырезанный и отшлифованный таким образом, что он имеет определенную частоту колебаний. Кварц представляет собой пъезоэлектрик (его деформация вызывает появление электрического потенциала, и наоборот), поэтому упругие колебания кристалла могут быть вызваны приложением электрического поля, а эти колебания в свою очередь генерируют напряжение на гранях кристалла. Помещая на поверхность кристалла контакты, можно превратить его в истинный схемный элемент, эквивалентный некоторой RLC-схеме, заранее настроенной на определенную частоту. В самом деле эквивалентная схема этого элемента содержит два конденсатора, дающих пару близко расположенных резонансных частот — последовательного и параллельного резонанса (рис. 5.47), отличающихся друг от друга не более чем на 1%. Результат этого эффекта — резкое изменение реактивного сопротивления с частотой (рис. 5.48). Высокая добротность Q кварцевого резонатора (обычно около 10000) и хорошая стабильность делают естественным его Рис. 5.48. применение как задающего элемента в генераторах и фильтрах с улучшенными параметрами. В схемах с кварцевыми резонаторами, как и в LC-генераторах, вводят положительную обратную связь и обеспечивают надлежащее усиление на резонансной частоте, что ведет к автоколебаниям.

Рис. 5.47.

Рис. 5.48.

На рис. 5.49 показаны некоторые схемы кварцевых генераторов. На рис. 5.49, а показан классический генератор Пирса, в котором используется обычный полевой транзистор (см. гл. 3). На рис. 5.49, б изображен генератор Колпитца с кварцевым резонатором вместо LC-контура. В схеме на рис. 5.49, в в качестве обратной связи используется сочетание биполярного n-p-n — транзистора и кварцевого резонатора. Остальные схемы генерируют выходной сигнал с логическими уровнями при использовании цифровых логических функций(рис 5. 49, г и д).

Рис. 5.49. Схемы с кварцевыми резонаторами, а — генератор Пирса, б — генератор Колпитца.

На последней диаграмме показаны схемы кварцевых генераторов, построенные ИС МС12060/12061 фирмы Motorola. Эти микросхемы предназначены для использования, совместно с кварцевыми резонаторами, диапазона частот от 100 кГц до 20 МГц и спроектированы таким образом, что обеспечивают прекрасную стабильность частоты колебаний при тщательном ограничении его амплитуды с помощью встроенного амплитудного дискриминатора и схемотехнического ограничителя. Они обеспечивают формирование выходных колебаний как синусоидальной, так и прямоугольной формы (с ТТЛ и ЭСЛ логическими уровнями).

В качестве альтернативы, а именно в тех случаях, когда достаточно иметь выходное колебание только прямоугольной формы и не предъявляются предельные требования по стабильности, можно применять законченные модули кварцевых генераторов, которые обычно выпускаются в металлических DIP-корпусах. Они предлагают стандартный набор частот например, 1, 2, 4, 5 6, 8 10 16 и 20 МГц), а также «странные» частоты, которые обычно используются в микропроцессорных системах (например, частота 14,31818 МГц используется в видеоплатах. Эти «кварцевые модули тактовой частоты», как правило, обеспечивают точность (в диапазоне температур, напряжений источника питания и времени) только 0,01% (10^-4), однако они дешевы (от 2 до 11 Долл.) и вам не приходится строить схему. Кроме того, они всегда дают устойчивые колебания, тогда как при создании собственного генератора этого не всегда удается добиться. Функционирование схем генераторов на кварцевых ректорах зависит от электрических свойств самого кристалла (таких, как последовательный или параллельный режим колебаний, эффективное последовательное сопротивление и емкость монтажа), которые не всегда полностью известны. Очень часто вы можете найти, что хотя ваш самодельный кварцевый генератор и возбуждается, но на частоте, которая не соответствует той, которая указана на кварцевом резонаторе. В наших собственных изысканиях в области схем дискретных кварцевых генераторов бывало всякое.

Кварцевые резонаторы выпускаются на диапазон от 10 кГц до 10 МГц, а у некоторых образцов высокие обертоны доходят до 250 МГц. Для каждой частоты нужен свой резонатор, но для наиболее употребительных частот резонаторы выпускаются серийно. Всегда легко достать резонаторы на частоты 100 кГц, 1, 2, 4, 5 и 10 МГц. Кварцевый резонатор на частоту 3.579545 МГц (стоящий меньше доллара) применяется в генераторе импульсов цветности телевизоров. Для электронных наручных часов нужна частота 32,768 кГц (или 215 Гц), и вообще, часто нужны частоты, равные 2 какой-то степени Гц. Кварцевый генератор можно регулировать в небольшом диапазоне с помощью последовательно или параллельно включенных конденсаторов переменной емкости (см. рис. 5.49, г). Благодаря дешевизне кварцевых резонаторов всегда имеет смысл рассмотреть возможность их применения в тех случаях, когда RС-релаксационные генераторы работают на пределе своих возможностей.

При необходимости стабильную частоту кварцевого генератора можно «подгонять» электрическим способом в небольших пределах с помощью варактора. Такая схема называется УНКГ (управляемый напряжением кварцевый генератор), при этом удается соединить прекрасную стабильность кварцевых генераторов с регулируемостью LC-генераторов. Покупка коммерческого УНКГ, вероятно, является наилучшим решением проблем, возникающих при собственном проектировании. Стандартные УНКГ обеспечивают максимальные отклонения центральной частоты от номинала порядка ±10^-5 — ±10^-4, хотя имеются образцы с более широким диапазоном (вплоть до ±10^-3).

Без особых усилий можно с помощью кварцевого резонатора обеспечить стабильность частоты порядка нескольких миллионных долей в нормальном температурном диапазоне. Применяя схемы температурной компенсации, можно построить температурно-компенсированный кварцевый генератор (ТККГ) с несколько улучшенными параметрами. Как ТККГ, так и некомпенсированный генератор выпускаются в виде готовых модулей разными фирмами, например фирмами Biley, CTS Knights, Motorola, Reeves Hoffman, Statek и Vectron. Они бывают разных габаритов, иногда не больше корпуса DIP или стандартного корпуса для транзисторов ТО-5. Дешевые модели обеспечивают стабильность порядка 10^-6 в диапазоне от 0 до 50°С, дорогие — порядка 10^-7 в том же диапазоне.

Температурно-компенсированные генераторы. Чтобы получить сверхвысокую стабильность, может понадобиться кварцевый генератор, работающий в условиях постоянной температуры. Обычно для этих целей используется кристалл с практически нулевым температурным коэффициентом при несколько повышенной температуре (от 80° до 90 °С), а также термостат, который эту температуру поддерживает. Выполненные подобным образом генераторы выпускаются в виде небольших законченных модулей, пригодных для монтажа и включаемых в приборы, на все стандартные частоты. Типичным модулем генератора с улучшенными характеристиками служит схема 10811 фирмы Hewlett-Packard. Она обеспечивает стабильность порядка 10^-11 в течение времени от нескольких секунд до нескольких часов при частоте 10 МГц.

Если температурная нестабильность снижена до очень малых значений, то начинают доминировать другие эффекты: «старение» кристалла (тенденция частоты к уменьшению с течением времени), отклонения питания от номинала, а также внешние влияния, например удары или вибрации (последнее представляет собой наиболее серьезные проблемы в производстве кварцевых наручных часов). Один из способов решения проблемы старения: в паспортных данных генератора указывается скорость снижения частоты — не более 5·10^-10 в день. Эффект старения возникает частично из-за постепеннее снятия деформаций, поэтому через несколько месяцев с момента изготовления этот эффект имеет тенденцию к устойчивому снижению, по крайней мере для хорошо сделанных кристаллов. Взятый нами за образец генератор 10811 имеет величину эффекта старения не более 10^-11 в день.

В тех случаях, когда стабильность термостатированных кристаллов уже недостаточна, применяются атомные стандарты частоты. В них используются микроволновые линии поглощения в рубидиевом газонаполненном элементе или частоты атомных переходов в пучках атомов цезия в качестве эталонов, по которым стабилизируется кварцевый резонатор. Таким образом можно получить точность и стабильность порядка 10^-12. Цезиевый стандарт является официальным эталоном времени в США. Эти стандарты вместе с линиями передачи времени принадлежат Национальному бюро стандартов и Морской обсерватории. Как последнее средство для самых точных частот, где нужна стабильность порядка 10^-14, можно предложить мазер на атомарном водороде. Последние исследования в области создания точных часов сосредоточиваются на технических приемах, использующих «охлажденные ионы», которые позволяют достигать даже еще лучшей стабильности. Многие физики считают, что можно достичь окончательной стабильности 10^-18.

Подразделы: 5.12 5.13 5.14 5.15 5.16 5.19 5.18 5.19

Схемы, не требующие пояснении

Стабилизация частоты микроконтроллера кварцевым резонатором

Чем стабильнее работает МК, тем лучше. Эта аксиома в первую очередь относится к тактовой частоте задающего генератора. Обеспечить её высокую стабильность могут кварцевые резонаторы, подключаемые к выводам ХТ1 (вход) и ХТ2 (выход) подсистемы синхронизации МК.

Немного истории. В 1880 г. французскими учёными братьями Пьером и Жаком Кюри было открыто новое физическое явление — пьезоэлектричество. В 1921 г. профессор Веслейского университета У. Кэди подключил кварцевую пластину к радиогенератору, что обеспечило заметную стабилизацию излучаемой частоты. Радиолюбители сразу же применили эту новинку в самодельных коротковолновых радиопередатчиках середины 1920-х годов.

К настоящему времени существование пьезоэлектрического эффекта обнаружено более чем у 1000 веществ. Вначале использовались кристаллы турмалина и сегнетовой соли. Позже стали применяться кристаллы природного кварца Si02 различной окраски: горный хрусталь (бесцветный), раухтопаз (дымчатый), морион (чёрный), цитрин (золотисто-жёлтый), аметист (сиреневый).

В 1950-х годах была успешно решена проблема выращивания монокристаллов искусственного кварца, который не только не уступает, но и по ряду показателей даже превосходит свой природный аналог.

Диапазон частот современных кварцевых резонаторов составляет от 32768 Гц до 300…400 МГц. Среди них условно выделяют низкочастотные (до 1 МГц), сред-нечастотные (1. ..30 МГц) и высокочастотные (свыше 30 МГц) резонаторы.

На Рис. 5.1 показана эквивалентная схема кварцевого резонатора. Элементы L1, С1, R1 относятся к ветви последовательного контура. Физически они не существуют, но являются аналогами механических характеристик: массы (L1), упругих свойств (С1), потерь энергии (R1). Последний параметр определяет добротность колебательной системы.

Рис. 5.2. Схемы пьезостабилизированных генераторов: а) генератор с параллельным резонансом; б) генератор с последовательным резонансом.

Статическая ёмкость кварцедержателя СО параллельно с элементами L1, С1, образует ещё один контур, параллельный. Итого на частотной оси размещаются две базовые точки — последовательного и параллельного резонансов. В первой точке кварцевый резонатор имеет минимальное сопротивление, во второй — максимальное, между ними он ведёт себя подобно высокодобротной индуктивности.

Существование двух «седловых» частот у кварцевых резонаторов позволяет разделить схемы их включения на два типа:

• генераторы с параллельным резонансом или осцилляторные генераторы (Рис. 5.2, а), у которых условие баланса фаз обеспечивается индуктивной составляющей. Колебательная система, состоящая из индуктивности (схема замещения резонатора ZQ1) и последовательно соединённых конденсаторов С1, С2, на рабочей частоте подобна параллельному контуру (отсюда и название). Усилитель А1 должен изменять, точнее, инвертировать, фазу сигнала на нечётное число полупериодов: 180°, 540°, 900° и т.д.;

• генераторы с последовательным резонансом или фильтровые генераторы (Рис. 5.2, б), в которых резонатор ZQ1 работает вблизи минимума своего сопротивления при малом сдвиге фазы между напряжением и током. Последовательный резонанс обеспечивает узкую полосу пропускания, в связи с чем отфильтровываются гармоники (отсюда и название). Усилитель A J должен изменять фазу сигнала на чётное число полупериодов: 360°, 720°, 1080° и т.д.

При покупке кварцевого резонатора (на сленге «кварца») следует проверить его внешний вид на «фирменность», а именно, убедиться в наличие легко читаемой и не стираемой пальцами лазерной маркировки с обозначением частоты, знака изготовителя, даты производства, рекомендуемой ёмкости нагрузки. Последний параметр важен, если требуется обеспечить устойчивость запуска строго на штатной частоте в условиях разброса питания и температуры окружающей среды.

Для бытовых схем с МК, как правило, применяют недорогие низко- и средне-частотные кварцевые резонаторы без претензий на высокую стабильность параметров и точность настройки. Основным является режим генерации с параллельным резонансом (Рис. 5.3, а…и). Ещё бывают схемы с электронной подстройкой частоты (Рис. 5.4, а…в), а также с несколькими резонаторами (Рис. 5.5, а…г).

Рис. 5.3. Схемы подключения кварцевых резонаторов к МК (начало):

а) необходимость в резисторах R1, R2 определяется экспериментально по устойчивости запуска МК во всём диапазоне рабочих температур и напряжений питания. Реально в схемах ставится один из двух резисторов или оба заменяются перемычками. Конденсаторы С1, С2 могут отсутствовать, что определяется указаниями из даташита для выводов ХТ1, ХТ2 или RTC1, RTC2;

б) отсутствие конденсаторов «обвязки» возле низкочастотного кварцевого резонатора ZQ1 является штатным режимом работы при условии, что конденсаторы находятся внутри МК и подключаются к выводам ХТ1, ХТ2 установкой определённых конфигурационных битов. Высокочастотные кварцевые резонаторы тоже могут подключаться к МК напрямую, но устойчивость запуска не гарантируется, надо проверять на практике;

в) цепочка C3, L1 шунтирует вывод ХТ2 на низких частотах, предотвращая запуск кварцевого резонатора ZQ1 на первой гармонике. Эта схема эффективна для кварцевых резонаторов, работающих на третьей и пятой механических гармониках. Элементы C3, L1 могут подключаться не только к выводу ХТ2, но и к выводу ХТ1;

г) кварцевый резонатор ZQ1 включается по стандартной схеме между выводами ХТ1 и ХТ2 МК. Конденсатор С1 подстраивает в небольших пределах частоту генерации. Рекомендуемые ёмкости конденсаторов указываются в даташитах, но реально они могут быть другими и не обязательно одинаковыми. Общий принцип — чем выше частота, тем меньше ёмкость. Один из двух параллельно включённых конденсаторов С1 и С2 может отсутствовать;

д) конденсатором C3 подстраивают частоту генерации в небольших пределах. Резисторы R1, R2 облегчают условия автозапуска при крайних значениях температуры и напряжения питания. Резистор R2 может отсутствовать, а конденсатор C3 и резистор R1 допускается заменить перемычками:

Рис. 5.3. Схемы подключения кварцевых резонаторов к МК (окончание):

е) резистор R1 по высокой частоте шунтирует вход ХТ1 генератора МК, что может улучшить условия самовозбуждения при низком напряжении питания;

ж) общая точка соединения конденсаторов С1, С2 подключается не к общему проводу, а к питанию. Это может понадобиться, например, если «плюс» питания соединяется с «массой», или таким путём удобнее делать разводку проводников на печатной плате;

з) запуск кварцевого резонатора ZQ1 на третьей гармонике (24 МГц). Требуется предварительное макетирование с подбором элементов L1, С1, R1

и) схема применяется, если один из выводов кварцевого резонатора ZQ1 обязательно должен иметь соединение с общим проводом. Требуется предварительное макетирование с подбором ёмкостей конденсаторов.

 

Рис. 5.4. Схемы с электронной подстройкой частоты кварцевого резонатора:

а) параллельно конденсатору C3 подключается цепочка, состоящая из конденсатора С2 и двух варикапов VDI, VD2. од- Ёмкость высокочастотного варикапа VD1 изменяется в пределах от 20 до 40 пФ при напряжении модулирующего сигнала соответственно от +5 до +0.5 В.

Рис. 5.5. Схемы подключения нескольких кварцевых резонаторов к МК (начало):

а) переключение двух тактовых частот F1 (32768 Гц) и F2 (1 МГц) осуществляется по сигналу от МК. Когда электронный ключ микросхемы DA J разомкнут, то М К работает на частоте F1  когда замкнут — на частоте F2. Резистор R2 может отсутствовать. Вывод 7 микросхемы DA1 соединяется с общим проводом, а вывод 14 — с цепью +5 В. На время переключения частоты должна быть сделана программная пауза. Не лишним будет предусмотреть рестарт МК;

б) параллельное включение нескольких низкодобротных кварцевых резонаторов ZQl…ZQn расширяет диапазон регулирования частоты. Конденсатором С J можно плавно перестраивать тактовую частоту 20 МГц на 120 кГц при сохранении «кварцевой» стабильности генерации. Это очень хороший показатель для схем подобного класса. Резистор RI сопротивлением 4. 7…20 кОм уменьшает неравномерность амплитуды. Конденсатор C3 и катушка L1 задают диапазон перекрытия по частоте. Кварцевые резонаторы должны быть одного типа и одной номинальной частоты. Оптимальное их количество подбирается экспериментально, обычно 4 или 5;

 

Рис. 5.5. Схемы подключения нескольких кварцевых резонаторов к МК (окончание):

в) движковый переключатель S1 коммутирует тактовый сигнал М К от кварцевого генератора G1 или от кварцевого резонатора ZQ1. После переключения необходимо произвести сброс МК;

г) смена частоты генерации осуществляется механическим переключателем SA У, который должен иметь малую переходную ёмкость между своими контактами (единицы пикофарад). После изменения частоты необходимо сделать начальный сброс МК.

Источник: Рюмик С.М. 1000 и одна микроконтроллерная схема.

кварцевых кристаллов и генераторов в повседневной жизни. Для чего используется кварцевый генератор?

• 25. 07.2022
• администратор
• Новости отрасли

Кварцевые резонаторы и генераторы в повседневной жизни. Для чего используется кварцевый резонатор?

Для начала вы чувствуете себя обязанным упомянуть об этом. До сегодняшнего дня вы никогда не слышали о кварце, а только видели его лично. Вы ничего не знали об этом минерале. Когда вы, наконец, узнали, что это было, вы были ошеломлены. Поскольку мои коллеги из технологического сектора были столь терпеливы и обстоятельны в своих ответах, это мое восприятие претерпело полную трансформацию.

Изучая кристаллы и генераторы большую часть последних нескольких месяцев, Вы поняли, что частотные продукты присутствуют во всех аспектах нашей повседневной жизни. Это осознание привело вас к выводу, что частотные продукты распространены повсеместно. Представьте себе, что не было бы генераторов частоты для управления окружающей средой. Для чего используется кварцевый генератор? Как это изменит обычный день? Трудно поверить, что что-то подобное могло произойти. Приведенные здесь примеры взяты не только из реальной жизни, но и из опыта моих людей.

Кварц гарантирует точное измерение времени:

Когда утром звонит будильник, вы встаете с постели и начинаете готовиться к новому дню. Кроме того, часовой кварц уже является наиболее типичным применением кварцев: устройства Clockwork Quartz были впервые представлены на рынке в 1970-х годах, когда кварцевые часы с электрическим приводом заменили часовые механизмы с механическим приводом кварцевыми часами с электрическим приводом. Это был первый случай использования кварца в бытовой электронике.

Кварц сохраняет постоянную частоту при питании от внешнего источника, который используется для отсчета времени хода часов. Поскольку кварц сообщает часам, сколько времени прошло, секунда всегда точно соответствует одной секунде. Поскольку частота, генерируемая кристаллами кварца, остается неизменной, считается, что эти кристаллы гарантируют максимально возможную точность измерения времени.

Интеллектуальная управляющая электроника :

Как только вы встанете с постели, вам не придется ждать более получаса, прежде чем сесть в машину и поехать на работу. Буквально через несколько минут начали падать первые капли дождя. Датчики дождя и чувствительные к дождю дворники работают синхронно, чтобы ветровое стекло не попадало в воду. Количество кварца, используемого в системе, определяет, насколько быстро или медленно управляющая электроника будет рассеивать воду. Чем больше кварца используется, тем быстрее он будет распределять воду. Эти генераторы частоты необходимы для правильной работы указателя поворота, регулировки комфортного сиденья и компьютеризированной рулевой колонки. С другой стороны, кристаллы кварца обеспечивают электричеством датчик дождя.

Иногда дождливые дни пробуждают мои депрессивные наклонности, и единственное, что может поднять мне настроение и помочь мне справиться с ними, это слушать бодрую музыку. Из-за низкого качества звука поп-радио вы создаете мои плейлисты на моем телефоне и транслируете их через автомобильную стереосистему, соединяя мой телефон с аудиосистемой автомобиля с помощью Bluetooth. Мобильные телефоны и автомобили должны иметь возможность связываться с использованием одной и той же радиочастоты для успешного обмена. Если вы еще не разобрались с этим к этому моменту, теперь кварц позаботится обо всем за вас.

Беспроводная связь: Кварц обеспечивает правильную частоту:

Использование частотных составляющих в беспроводной связи и передаче информации является общепринятой практикой. Кроме того, устройства с поддержкой Интернета вещей, такие как носимые фитнес-браслеты и смарт-часы, могут передавать свои данные на смартфон, который носит пользователь, через соединение Bluetooth или Wi-Fi. ”  Для чего используется кварцевый осциллятор?” в этих случаях . В каждом из этих случаев использование кристаллов кварца гарантирует, что передатчик и приемник расположены на одной длине волны, располагая их обоих в одной и той же точке спектра.

Ваш компьютер может быть первым, что вы включаете на рабочем месте. Поэтому это всегда первое, что вы делаете, когда туда добираетесь. Кварц снова используется для регулировки времени. Windows 10 отображает невероятную картину вулканического ландшафта с текущим временем, показанным над изображением. Это 8:20. Таймер на микроволновке, которую вы используете, чтобы разогреть принесенный из дома рататуй, находится примерно в том же диапазоне.

Измерительные приложения:

Кварцевые генераторы поддерживают стабильную частоту в таких устройствах, как генераторы частоты и анализаторы спектра. В результате эти устройства зависят от кварцевых генераторов в качестве внутреннего стандарта частоты. На точность измерительного оборудования напрямую влияет наличие или отсутствие внутреннего стандарта частоты, иногда называемого стандартом временной развертки.

«Для чего используется кварцевый генератор?» в измерительных приборах. Существует вероятность неопределенности, поскольку на временные стандарты могут влиять несколько различных элементов. Существует три основных категории неопределенностей, связанных со временем: температурные эффекты, механические эффекты и колебания, связанные со временем. Наиболее распространены температурные эффекты. Можно провести различие между кратковременной стабильностью и долговременным старением с точки зрения связанной со временем неопределенности, основанной на температуре и механических параметрах. На кратковременную стабильность влияет любой шум в течение одной секунды, и вы можете смягчить это влияние, взяв среднее значение шума по времени. Ослабление механического напряжения, изменение концентрации загрязняющих веществ и перемещение материалов могут со временем способствовать процессу старения.

Выводы:

Прочитав эту статью, вы легко поймете « для чего используется кварцевый генератор?» Одной из функций кварца является использование концепции колебаний, которая представляет собой регулярное изменение энергии между двумя объектами. Помимо ноутбуков, часов, телефонов и багажных чеков, колебания используются в самых разных устройствах. Вы можете купить кварцевый кристалл по номеру CHINACHIPSUN!

Эталон кварцевого генератора

Эталон кварцевого генератора

Кварцевый генератор (на принципиальных схемах иногда обозначается аббревиатурой XTAL) представляет собой электронную схему, в которой используется механический резонанс физического кристалла из пьезоэлектрического материала, а также усилитель и обратная связь для создания электрического сигнала с очень точной частотой. Это особенно точная форма электронного генератора. Эта частота используется для отслеживания времени (как в кварцевых наручных часах), для обеспечения стабильного тактового сигнала для цифровых интегральных схем и для стабилизации частот для радиопередатчиков. Кварцевые генераторы являются обычным источником сигналов времени и частоты. Используемый в нем кристалл иногда называют «синхронизирующим кристаллом».

Кристаллы для измерения времени

Кристалл представляет собой твердое тело, в котором составляющие атомы, молекулы или ионы упакованы в правильно упорядоченном повторяющемся образце, простирающемся во всех трех пространственных измерениях.

Почти любой объект из эластичного материала можно использовать как кристалл с соответствующими преобразователями, поскольку все объекты имеют естественные резонансные частоты вибрации. Например, сталь очень эластична и имеет высокую скорость звука. Его часто использовали в механических фильтрах до кварца. Резонансная частота зависит от размера, формы, упругости и скорости звука в материале. Высокочастотные кристаллы обычно имеют форму простой прямоугольной пластины. Низкочастотные кристаллы, используемые, например, в цифровых часах, обычно имеют форму камертона. Для приложений, не требующих очень точной синхронизации, вместо кварцевого кристалла часто используется недорогой керамический резонатор.

Когда кристалл кварца правильно вырезан и установлен, его можно заставить изгибаться в электрическом поле, прикладывая напряжение к электроду рядом с кристаллом или на нем. Это свойство известно как пьезоэлектричество. Когда поле удаляется, кварц будет генерировать электрическое поле, возвращаясь к своей прежней форме, и это может генерировать напряжение. В результате кварцевый кристалл ведет себя как цепь, состоящая из катушки индуктивности, конденсатора и резистора, с точной резонансной частотой.

Еще одним преимуществом кварца

является то, что его размер очень мало меняется в зависимости от температуры. Следовательно, резонансная частота пластины, зависящая от ее размера, также сильно не изменится. Это означает, что кварцевые часы, фильтр или осциллятор останутся точными. Для критически важных приложений кварцевый осциллятор монтируется в контейнере с регулируемой температурой, называемом кварцевой печью, а также может быть установлен на амортизаторах, чтобы предотвратить возмущение от внешних механических вибраций.

Времязадающие кристаллы

Quartz изготавливаются для частот от нескольких десятков килогерц до десятков мегагерц. Ежегодно производится более двух миллиардов (2 × 109) кристаллов. Большинство из них представляют собой небольшие устройства для наручных часов, часов и электронных схем. Однако кристаллы кварца также встречаются внутри испытательного и измерительного оборудования, такого как счетчики, генераторы сигналов и осциллографы

.

Кристаллы и частота

Схематическое обозначение и эквивалентная схема для кварцевого резонатора в генераторе

Схема кварцевого генератора поддерживает колебания, принимая сигнал напряжения от кварцевого резонатора, усиливая его и возвращая обратно в резонатор. Скорость расширения и сжатия кварца является резонансной частотой и определяется огранкой и размером кристалла.

Обычный кристалл времени содержит две электропроводящие пластины, между которыми зажат срез или камертон кристалла кварца. Во время запуска схема вокруг кристалла подает на него случайный шумовой сигнал переменного тока, и чисто случайно крошечная доля шума будет на резонансной частоте кристалла. Таким образом, кристалл начнет колебаться синхронно с этим сигналом. По мере того, как генератор усиливает сигналы, выходящие из кристалла, частота кристалла становится сильнее, в конечном итоге преобладая на выходе генератора. Естественное сопротивление в цепи и кристалл кварца отфильтровывают все нежелательные частоты.

Одной из наиболее важных особенностей кварцевых генераторов является то, что они могут демонстрировать очень низкий фазовый шум. Другими словами, сигнал, который они производят, представляет собой чистый тон. Это делает их особенно полезными в телекоммуникациях, где необходимы стабильные сигналы, и в научном оборудовании, где необходимы очень точные привязки ко времени.

Выходная частота кварцевого генератора представляет собой либо основной резонанс, либо кратное резонансу, называемое частотой обертона.

Типичная добротность кварцевого генератора находится в диапазоне от 104 до 106. Максимальную добротность высокостабильного кварцевого генератора можно оценить как Q = 1,6 × 107/f, где f — резонансная частота в МГц.

Изменения температуры, влажности, давления и вибрации окружающей среды могут изменить резонансную частоту кварцевого кристалла, но есть несколько конструкций, которые уменьшают эти воздействия окружающей среды. К ним относятся TCXO, MCXO и OCXO (определение приведено ниже). Эти конструкции (особенно OCXO) часто создают устройства с превосходной кратковременной стабильностью. Ограничения кратковременной стабильности в основном связаны с шумом от электронных компонентов в цепях генератора. Долговременная стабильность ограничена старением кристалла.

Из-за старения и факторов окружающей среды, таких как температура и вибрация, даже самые лучшие кварцевые генераторы трудно поддерживать в пределах одной 10-10 номинальной частоты без постоянной регулировки. По этой причине атомные генераторы используются в приложениях, требующих большей долговременной стабильности и точности.

Хотя кристаллы могут быть изготовлены для любой желаемой резонансной частоты в технологических пределах, на практике сегодня инженеры проектируют схемы кварцевых генераторов для относительно небольшого числа стандартных частот, таких как 10 МГц, 20 МГц и 40 МГц. Используя делители частоты, умножители частоты и схемы фазовой автоподстройки частоты, можно синтезировать любую желаемую частоту из опорной частоты.

Необходимо соблюдать осторожность, чтобы использовать только один источник кварцевого генератора при проектировании схем, чтобы избежать малозаметных режимов отказа метастабильности в электронике. Если это невозможно, количество отдельных кварцевых генераторов, PLL и связанных с ними доменов тактовых импульсов должно быть строго сведено к минимуму с помощью таких методов, как использование подразделения существующих тактовых импульсов вместо нового кварцевого источника. Каждый новый отдельный источник кристаллов должен быть строго обоснован, поскольку каждый из них вносит в оборудование новые трудно отлаживаемые вероятностные режимы отказа из-за множественных взаимодействий кристаллов.

Последовательный или параллельный резонанс

Кварцевый кристалл обеспечивает как последовательный, так и параллельный резонанс. Последовательный резонанс на несколько кГц ниже параллельного. Кристаллы ниже 30 МГц обычно работают в режиме параллельного резонанса, что означает, что импеданс кристалла кажется бесконечным. Таким образом, любая дополнительная емкость цепи будет снижать частоту. Чтобы параллельный резонансный кристалл работал на заданной частоте, электронная схема должна обеспечивать общую параллельную емкость, указанную производителем кристалла.

Резонаторы с частотой выше 30 МГц (до >200 МГц) обычно работают в режиме последовательного резонанса, когда полное сопротивление минимально и равно последовательному сопротивлению. По этой причине указывается последовательное сопротивление (<100 Ом) вместо параллельной емкости. Для верхних частот кристаллы работают на одном из своих обертонов, представленном как основной кристалл, 3-й, 5-й или даже 7-й обертон. Электронные схемы генератора обычно содержат дополнительные LC-схемы для выбора желаемого обертона кварца.

Побочные частоты

Для кристаллов, работающих в последовательном резонансе, могут возникать значительные (и зависящие от температуры) паразитные отклики. Эти отклики обычно появляются на несколько десятков кГц выше желаемого последовательного резонанса. Даже если последовательные сопротивления на паразитных резонансах окажутся выше, чем на нужной частоте, генератор может заблокироваться на паразитной частоте (при некоторых температурах). Как правило, этого можно избежать, используя схемы генератора с низким импедансом для увеличения разности последовательных сопротивлений.

Обозначение

На электрических принципиальных схемах резонаторы обозначаются буквой класса «Y» (Y1, Y2 и т. д.) Генераторы, будь то кварцевые генераторы или другие, обозначаются буквой класса «G» (G1, G2 и т. д. ) (См. IEEE Std 315-1975 или ANSI Y32.2-1975). устарели.

Типы кварцевых генераторов и их сокращения:

MCXO — кварцевый генератор с компенсацией микрокомпьютера

OCVCXO — кварцевый генератор с печным управлением, управляемый напряжением

OCXO — кварцевый генератор с печным управлением

RbXO — Генераторы на кристалле рубидия (RbXO).

TCVCXO — кварцевый генератор с температурной компенсацией и регулируемым напряжением

TCXO — кварцевый генератор с температурной компенсацией

VCXO — кварцевый генератор, управляемый напряжением

Весь текст доступен на условиях лицензии GNU Free Documentation License

Кварцевый резонатор и кварцевый осциллятор

Suntan — гонконгский производитель кварцевого кварцевого резонатора и кварцевого генератора. Включая кварцевые генераторы и кварцевые кристаллы в различных типах корпусов. Кварц — это пьезоэлектрический материал, который движется в электрическом поле. Кристалл кварца представляет собой вибрирующий кусок кварца. Кристаллы кварца доступны во множестве форм и размеров и могут широко варьироваться в технических характеристиках. Пожалуйста, обратитесь к приведенному ниже списку продуктов кварцевого кристалла и кварцевого генератора.

Изображения кварцевого кристалла и кварцевого генератора

• TSQ-HC49S
• TSQ-HC49U
• TSQ-HC49SMD
• TSQ-1612SMD
• ТСК-2016СМД
• TSQ-2520SMD
• TSQ-3225SMD
• TSQ-5032SMD
• TSQ-OSC2520
• TSQ-OSC3225
• TSQ-OSC5032
• TSQ-OSC7050
• TSQ-3215SMD
• TSQ-7015SMD
• TSQ-2060DIP
• TSQ-3080DIP

Список кварцевых резонаторов и кварцевых генераторов

1. TSQ-HC49S Кристалл кварца TSQ-HC49S
2. TSQ-HC49U Кварцевый кристалл TSQ-HC49U
3. TSQ-HC49SMD Кварцевый кристалл TSQ-HC49SMD
4. TSQ-1612SMD Кварцевый кристалл TSQ-1612SMD
5. TSQ-2016SMD Кварцевый кристалл TSQ-2016SMD
6. TSQ-2520SMD Кварцевый кристалл TSQ-2520SMD
7. TSQ-3225SMD Кварцевый кристалл TSQ-3225SMD
8. TSQ-5032SMD Кварцевый кристалл TSQ-5032SMD
9. TSQ-OSC2520 Кварцевый осциллятор TSQ-OSC2520
10. TSQ-OSC3225 Кварцевый осциллятор TSQ-OSC3225
11. TSQ-OSC5032 Кварцевый осциллятор TSQ-OSC5032
12. TSQ-OSC7050 Кварцевый осциллятор TSQ-OSC7050
13. TSQ-3215SMD Камертон Кварцевый кристалл в стандартной упаковке TSQ-3215SMD
14. TSQ-7015SMD Кварцевый кристалл 32,768 кГц, стандарт TSQ-7015SMD
15. TSQ-2060DIP Хрустальный камертон TSQ-2060DIP
16. TSQ-3080DIP Хрустальный камертон TSQ-3080DIP

Характеристики кварцевого кристалла и кварцевого генератора

1. Низкая стоимость
2. Широкий диапазон частот
3. Хорошая устойчивость к старению и температуре
4. PB — бесплатно и соответствует требованиям ROHS
5. Металлические модели
6. Доступны жесткие допуски / стабильность

Кристалл кварца и знания о кварцевом генераторе

Кристаллы кварца широко используются в современных электронных схемах в качестве высококачественных настраиваемых схем или резонаторов. Например, GPS, мобильные телефоны, потребительские товары, компьютеры, бурение нефтяных скважин и другие высоконадежные приложения. элемент синхронизации в цифровых часах, а также их более традиционные применения в радиочастотных приложениях, где они могут использоваться в качестве резонаторов в высокостабильных кварцевых генераторах высокоэффективных кварцевых фильтров.

Как следует из названия, кварцевые резонаторы изготавливаются из кварца, естественной формы кремния, хотя большая часть того, что используется в электронике, в наши дни производится синтетическим путем. Компоненты полагаются на замечательные свойства кварца в своей работе. При помещении в электронную схему кристалл действует как настроенная схема. Однако он имеет исключительно высокую добротность. Обычные LC-схемы могут иметь значения в несколько сотен, если они тщательно спроектированы и изготовлены, но кварцевые кристаллы имеют значения до 100 000. Помимо добротности, кристаллы также обладают рядом других преимуществ. Их стабильность удивительно хороша по отношению к температуре и времени. На самом деле для большинства кристаллов эти цифры указаны, и обычно они могут составлять 5 частей на миллион (частей на миллион) в год для старения и 30 частей на миллион в диапазоне температур от 0 до 60 градусов Цельсия.

Кварцевый кристалл и кварцевый генератор Обзор

Кварцевые резонаторы широко используются в электронной промышленности. Их можно использовать в кварцевых генераторах и кварцевых фильтрах, где они обеспечивают исключительно высокий уровень производительности. В дополнение к этому недорогие элементы с более низкими допусками широко используются в кварцевых генераторах для часов на плате микропроцессора, где они используются в качестве дешевых элементов резонатора. Независимо от того, где он используется, кварцевый резонатор обеспечивает исключительно высокий уровень производительности по стоимости его производства.

Кристаллы кварца, используемые в радио- и электронных схемах, являются прецизионными электронными компонентами, и при их покупке необходимо иметь возможность точно их указать. Обычно спецификация кристалла включает несколько элементов, многие из которых относятся к кристаллам кварца и не используются широко в других радиоприложениях. Также есть ряд элементов спецификации кристалла, которые могут быть установлены производителем для данного диапазона кристаллов, и при заказе компонента необходимо знать о них.

Кварцевые генераторы Размер рынка, доля, тенденции (2022

Кварцевые генераторы Размер рынка, доля, тенденции (2022-27)

Обзор рынка

Период обучения:	2020-2027 гг.
Базисный год:	2020
Самый быстрорастущий рынок:	Азиатско-Тихоокеанский регион
Самый большой рынок:	Северная Америка
CAGR:	5,7 %

Нужен отчет, отражающий, как COVID-19 повлиял на этот рынок и его рост?

Обзор рынка

Ожидается, что на мировом рынке кварцевых генераторов CAGR составит 5,7% в течение прогнозируемого периода. Генераторы представляют собой электронные схемы, используемые для генерации электрического сигнала определенной частоты за счет использования механического резонанса вибрирующего кристалла (пьезоэлектрического материала). Хотя существуют различные типы пьезоэлектрических резонаторов, в этих генераторах обычно используется кварцевый кристалл. Следовательно, эти электронные схемы генератора называются кварцевыми генераторами на изучаемом рынке.

• Благодаря своим техническим преимуществам эти продукты предпочтительны во многих областях применения. Например, кристаллы кварца в генераторах обеспечивают стабильность на высоких частотах, высокое качество резонанса и низкотемпературный дрейф, что делает его очевидным выбором для приложений с такими потребностями. Кроме того, кристаллы кварца дешевы в производстве и закупке. Следовательно, они находят множество применений в схемах часов в микропроцессорных платах, радиочастотных приложениях, элементе синхронизации в цифровых часах, а также в телекоммуникациях и передаче данных.
• Кроме того, разработчики автомобильных систем используют кварцевые кристаллы и решения для синхронизации генераторов, которые подвержены проблемам с ударами и вибрацией. С появлением ADAS требования к тактированию, сложным скоростям сбора данных и эталонным тактовым генераторам с низким джиттером возрастают. Поэтому ожидается, что поставщики на изучаемом рынке сосредоточатся на разработке и предложении таких решений в течение прогнозируемого периода.
• Растущее использование кварцевых генераторов в медицинских устройствах, таких как кардиостимуляторы, еще больше увеличивает спрос. Кварцевые генераторы являются частью коммуникационных модулей в кардиостимуляторах и частью растущих устройств IoT для мониторинга здравоохранения. В соответствии с этим решения Ercoms предлагают сверхминиатюрные кварцевые генераторы для медицинских рынков.
• Однако многие новые варианты генераторов на рынке составляют сильную конкуренцию кварцевым генераторам, что сдерживает рост рынка. Например, генераторы на основе резонаторов микроэлектромеханических систем (МЭМС) упоминаются как имеющие повышенную надежность и меньший размер по сравнению с генераторами на кварцевом кристалле, и они могут заменить их во многих приложениях.
• Вспышка пандемии COVID-19 остановила производство многих электронных устройств, что является одной из ключевых областей применения кварцевых генераторов. Кроме того, сбои в цепочках поставок, вызванные пандемией, повлияли на закупку сырья для многих крупных производителей. Однако в связи с ослаблением ограничений, связанных с пандемией, ожидается, что в ближайшие годы рынок возобновит рост.

Объем отчета

Кварцевый генератор использует кристалл кварца в качестве частотно-селективного элемента для получения обратного пьезоэлектрического эффекта. Он использует механический резонанс вибрирующего кристалла, обладающего пьезоэлектрическими свойствами, для получения электрического сигнала с высокой точностью частоты. В исследовании рассматриваются различные типы кварцевых генераторов и типы крепления, а также применение в отраслях конечных пользователей, географическое развитие и движущие факторы на мировых и региональных рынках, влияющие на спрос на кварцевые генераторы. Исследование также охватывает влияние COVID-19.в продаже.

By Circuit Type
		Simple Packaged Crystal Oscillator (SPXO)
		Temperature-compensated Crystal Oscillator (TCXO)
		Voltage-controlled Crystal Oscillator (VCXO)
		Кварцевый осциллятор с регулируемой частотой (FCXO)
		Кварцевый осциллятор с духовым управлением (OCXO)
		Other Circuit Types

By Mounting Type
		Surface Mount
		Thru-Hole

By End-User
		Consumer Electronics
		Военные и аэрокосмические
		Промышленные
		Автомобильные
		Healthcare
		Other End Users

By Geography
		North America
		Europe
		Asia Pacific
		Latin America
		Ближний Восток и Африка

Объем отчета может быть настроены в соответствии с вашими требованиями. Кликните сюда.

Ключевые тенденции рынка

Ожидается, что военная и аэрокосмическая промышленность будут стимулировать рост рынка

• Военный и аэрокосмический сегменты всегда нуждаются в комплексном портфолио надежных и точных продуктов и передовых технических возможностей, которые могут удовлетворить потребности в высокой производительности. Кроме того, использование кварцевых генераторов всегда оставалось актуальным. Они составляют неотъемлемую часть электронной схемы, которая производит электрический сигнал точной частоты с помощью вибрирующих кристаллов, изготовленных из пьезоэлектрического материала, механического резонанса, который вызывает спрос в этом секторе.
Кварцевый осциллятор
• , продаваемый для военных и аэрокосмических приложений, должен быть очень точным и должен работать в суровых условиях и при неблагоприятных обстоятельствах. Высококачественные конечные продукты, такие как OCXO и прецизионные TCXO, пользуются большим спросом в этих приложениях. Подобно Vectron, Rakon и Q-Tech, поставщики на рынке предлагают кварцевые генераторы для военных и космических приложений.
• Кроме того, с увеличением оборонных бюджетов различных стран, угрозами врагов и необходимостью наблюдения за многочисленными элементами вооруженных сил и обороны, ожидается, что отрасли авионики и военной электроники будут расширяться, что приведет к внедрению генераторов.
• Такие компании, как Q-Tech Corp, уделяют особое внимание инновациям своей продукции. Например, в мае 2021 года Q-Tech Corp объявила о наличии на складе кварцевых генераторов с полной космической квалификацией и уровня B в различных типах традиционных и ультраминиатюрных корпусов. Компания также заявила, что немедленная доступность этих компонентов может решить проблемы цепочки поставок, которые задерживают производство космической, военной, авионики и высокотемпературных приложений, требующих тщательно протестированных и сертифицированных устройств.
• Кроме того, синтезированные приемопередатчики также отличаются увеличенным количеством кварцевых генераторов. Например, компания Frequency Electronics Inc. предложила широкополосные микроволновые четырехканальные синтезированные приемопередатчики следующего поколения под названием EW series VPXTR6000. Он позволяет самолетам, БПЛА и другим мобильным платформам обнаруживать сигналы в условиях высокой плотности радиочастотных импульсов. В системе используются OCXO с опцией низкой чувствительности к перегрузкам для интеграции в шасси VPX для распределения опорного сигнала на несколько модулей VPX по коаксиальной объединительной плате VITA-67.

Чтобы понять основные тенденции, загрузите образец Отчет

Азиатско-Тихоокеанский регион продемонстрирует самый высокий рост

• Прогнозируется, что Азиатско-Тихоокеанский регион будет иметь самый быстрый рост из-за быстро растущей базы потребителей смартфонов, главным образом в крупнейших странах региона, таких как Индия и Китай. Последние технологические прорывы способствовали усовершенствованию новых кварцевых генераторов, которые могут сделать общие процессы более эффективными и значительно повысить точность в различных приложениях.
• В Китае одна из крупнейших отраслей электронной промышленности в мире, и правительство предпринимает множество инициатив для дальнейшего ускорения роста отрасли в стране. Например, в январе 2021 года правительство Китая объявило о планах расширить внутренний рынок электронных компонентов до 2,1 триллиона юаней (327 миллиардов долларов США) к 2023 году. Такие инициативы создают позитивные перспективы для рынка, поскольку кварцевые генераторы находят применение во многих электронных устройствах. устройства.
• Кроме того, в Азиатско-Тихоокеанском регионе Южная Корея также является одним из важных рынков для кварцевых генераторов благодаря массовому внедрению технологии конечными потребителями в стране. Подобно бытовой электронике, полупроводникам, телекоммуникационному оборудованию и услугам 5G, отрасли промышленности в стране являются одними из основных пользователей кварцевых генераторов. Кроме того, повышенный уровень производства электронных устройств из-за растущей конкуренции на рынке и растущее использование ГУН в производстве электронных музыкальных устройств являются одними из важных факторов, стимулирующих этот рост.
• Чтобы воспользоваться этой возможностью, в Азиатско-Тихоокеанском регионе был проведен ряд запусков новых продуктов, слияний и поглощений. Основной движущей силой инвестиций была непрерывная эволюция и применение новых технологий для открытия огромных объемов, ранее считавшихся некоммерческими.
• Благодаря этой серии инвестиций, потребительской электронике, промышленным и автомобильным приложениям, Азиатско-Тихоокеанский регион в ближайшие годы будет процветать. Например, японская компания по производству электроники Epson увеличила максимальную доступную частоту кварцевых генераторов с низким джиттером. Компания увеличила верхний частотный предел с 200 МГц до 500 МГц. Этот шаг соответствовал ожидаемым требованиям сети к высокой скорости и широкополосному доступу из-за роста трафика связи 5G.

Чтобы понять тенденции в географии, загрузите образец Отчет

Конкурентная среда

Рынок кварцевых генераторов консолидирован. Кроме того, высокая конкуренция среди существующих игроков затрудняет вход новых игроков. Игроки на рынке запускают новые продукты и предпринимают стратегические инициативы, такие как сотрудничество, слияния и поглощения, чтобы захватить долю рынка.

• Май 2022 г. — Корпорация Q-Tech представила серию кварцевых генераторов QT625xL/xN с несколькими выходами, предназначенных для использования в космосе, обеспечивающих до четырех идентичных выходов CMOS, предназначенных для одновременного управления несколькими ПЛИС.
• Сентябрь 2021 г. — RFX объявила о выпуске высокопроизводительного кварцевого генератора с управлением в духовке (OCXO) серии OS936-10. Типичные области применения устройства включают базовые станции, контрольно-измерительные приборы, военную связь, оптические сети, радары, ретрансляционные станции, спутниковое испытательное и измерительное оборудование.

Основные игроки

1. Корпорация Миядзаки Epson
2. Нихон Демпа Когё (NDK) Co. Ltd
3. Осциллокварц (АДВА)
4. Мурата Производство
5. Daishinku Corp. (KDS)

СОДЕРЖАНИЕ

1. 1. Введение

   1. 1.1 Допущения исследования и определение рынка

   2. 1.2.

   3. 4. ОБЗОР РЫНКА

      1. 4.1 Обзор рынка

      2. 4.2 Привлекательность отрасли – анализ пяти сил Портера

         1. 4.2.1. Торговая мощность поставщиков

         2. 4.2.2. Торговая власть потребителей

         3. 4.2.3 Угроза новых участников

         4. 4.2.4 Интенсивность конкурентоспособного продаж

         3

         4.2.4.4. 5 Угроза продуктов-заменителей

      3. 4.3 Анализ цепочки добавленной стоимости в отрасли

      4. 4.4 Оценка влияния COVID-19 на рынок0017

         1. 5.1 Драйверы рынка

            1. 5.1.1.

            2. 6. ОБЗОР ТЕХНОЛОГИИ

            3. 7. СЕГМЕНТАЦИЯ РЫНКА

               1. 7.1 По типу схемы

                  1. 7. 1.1.1.1.1.1.0017

                  2. 7.1.2 Кристаллический осциллятор с компенсацией температуры (TCXO)

                  3. 7.1.3, контролируемый напряжением кристаллический осциллятор (VCXO)

                  4. 7.1.4 Clately-Controlled Crystal Oscillator (FCX)

                     7.1.4. .5 Кристаллический осциллятор, контролируемый духовкой (OCXO)

                  5. 7.1.6 Другие типы схем

               2. 7,2 по монтажу

                  1. 7.2.1.0017

               3. 7.3 от конечного пользователя

                  1. 7.3.1. 7.3.5 Healthcare

                  2. 7.3.6. Другие конечные пользователи

               4. 7,4 по географии

                  1. 7.4.1 Северная Америка

                  2. 7.4.2 Европа

                  3. 7.4.2 Европа

                  9006

                  4. 7.4.2 Европа

                  9006

                  5. 7. 4.2 Европа0003

                     7.4.3 Asia Pacific

                  6. 7.4.4 Latin America

                  7. 7.4.5 Middle East and Africa

            4. 8. COMPETITIVE LANDSCAPE

               1. 8.1 Company Profiles

                  1. 8.1.1 Miyazaki Epson Corporation

                  2. 8.1.2 Nihon Dempa Kogyo (NDK) Co. LTD.

                  3. 8.1.3 Осциллокварц (ADVA)

                  4. 8.1.4 Murata Manufacturing

                  5. 8.1.5 Daishinku Corp. (KDS)

                  6. 8.1.6 Rakon Ltd.

                  7. 8.1.7 River Eletec Corp. Corp.)

                  8. 8.1.8 Vectron International (Microsemi Corp.)

                  9. 8.1.8 Vectron International (Microsemi Corp.)

                  10. 8.1.8 Vectron (Microsemi Corp.) 7

                  11. 8.1.8 Vectron (Microsemi Corp.)

                  7

                  13. 8.1.8.

                      8.1.9 Crystal Technology

                  14. 8.1.10 Hosonic Electronic

                  15. 8.1.11 Технология микрочипов включена

               *Список не исчерпывающий

            6. *НЕТ исчерпывающих

         3. *. 0017

         4. 10. БУДУЩЕЕ РЫНКА

         Вы также можете приобрести части этого отчета. Вы хотите проверить раздел мудро прайс-лист?

         Часто задаваемые вопросы

         Каков период изучения этого рынка?

         Рынок кварцевых генераторов изучается с 2020 по 2027 год.

         Каковы темпы роста рынка Кварцевые генераторы?

         Рынок кварцевых генераторов будет расти со среднегодовым темпом роста 5,7% в течение следующих 5 лет.

         В каком регионе самые высокие темпы роста рынка Кварцевые генераторы?

         Азиатско-Тихоокеанский регион демонстрирует самый высокий среднегодовой темп роста в 2021–2026 годах.

         Какой регион имеет наибольшую долю на рынке Кварцевые генераторы?

         Самая высокая доля в Северной Америке в 2020 г.

         Кто является ключевыми игроками на рынке Кварцевые генераторы?

         Miyazaki Epson Corporation, Nihon Dempa Kogyo (NDK) Co. Ltd, Oscilloquartz (ADVA), Murata Manufacturing, Daishinku Corp. (KDS) являются основными компаниями, работающими на рынке кварцевых генераторов.

         80% наших клиентов ищут отчеты на заказ. Как ты хотите, чтобы мы подогнали вашу?

         Пожалуйста, введите действительный адрес электронной почты!

         Пожалуйста, введите корректное сообщение!

         Скачать бесплатный образец сейчас

         Имя

         Г-н/г-жаг-жа.Доктор-миссис.

         Фамилия

         Ваш адрес электронной почты

         Отправляя, вы подтверждаете, что согласны с наша политика конфиденциальности

         Скачать бесплатный образец сейчас

         Ваш адрес электронной почты

         Отправляя, вы подтверждаете, что согласны с наша политика конфиденциальности

         Сообщение

         Отправляя, вы подтверждаете, что согласны с нашей конфиденциальностью политика

         Спасибо!

         Спасибо за покупку. Ваш платеж прошел успешно. Отчет будет доставлен в течение 24-72 часов. Наш торговый представитель свяжется с вами в ближайшее время и сообщит подробности.

         Не забудьте также проверить папку со спамом.

         Извиняюсь

         «К сожалению, платеж не прошел. Для получения дополнительной информации обратитесь в свой банк.»

         обеспечивает синхронизацию с цифровой электроникой

         Цинь Чжуан, менеджер по разработке приложений, Diodes Incorporated

          

         Большинство электронных систем, используемых дома или на работе, содержат по крайней мере один осциллятор, работающий как часы, которые обеспечивают точное время, синхронизируют операции или действуют как частота ссылка. Здесь мы рассмотрим множество преимуществ использования кварцевых генераторов и обсудим доступные варианты.

         В микропроцессорных системах используется множество разнообразных тактовых сигналов, используемых для выполнения инструкций, предоставления внешних коммуникационных интерфейсов и перемещения данных в память и из памяти.

         В то время как тактовая частота простого встроенного контроллера может составлять около нескольких мегагерц, тактовая частота ПК обычно должна иметь входную тактовую частоту 15 МГц, которая затем умножается для получения тактовой частоты для ЦП и других подсистем. Дополнительные компоненты, присутствующие в системах, вполне могут иметь свои собственные требования к тактовой частоте, такие как тактовая частота 25 МГц для контроллера Ethernet или 32,768 кГц, необходимая для часов реального времени (RTC).

         Кроме того, точное задание частоты является необходимым условием для радиочастотной (РЧ) системы, чтобы облегчить сквозную связь, а также обеспечить фильтрацию нежелательных шумов и сигналов.

          

         Основные характеристики генератора

         В дополнение к заданной частоте генератор может удовлетворять дополнительные потребности в зависимости от характера применения. Например, некоторые приложения требуют точно определенной частоты, что особенно важно для систем, которым требуется связь с другими устройствами через беспроводные или последовательные интерфейсы. Подобная точность обычно измеряется в частях на миллион (ppm).

         Низкое энергопотребление имеет решающее значение для устройств с батарейным питанием или портативных устройств и особенно актуально для часов реального времени, находящихся в постоянно активном состоянии, даже в режиме ожидания и в режиме пониженного энергопотребления.

         Наконец, необходимо определить такие факторы, как стоимость, форм-фактор и условия эксплуатации.

          

         Идеальный шаг

         В каждом генераторе используется определенный тип резонансной или настроенной схемы, наряду с усилением и обратной связью, для получения выходного сигнала на определенной частоте.

         Настроенная цепь может быть создана на индуктивно-емкостной (LC) или резистивно-емкостной (RC) сети, которые представляют собой простые сборки, позволяющие изменять частоту в широком диапазоне. Однако создание точного LC или RC-генератора требует использования дорогих прецизионных компонентов; и даже в этом случае они не всегда соответствуют самым высоким уровням точности и стабильности, необходимым для большинства приложений.

         Кристаллический резонатор изготовлен из кварца, исключительная физическая стабильность которого делает его лучшим выбором в качестве резонансного компонента. Он вырезан двумя параллельными гранями, на которых расположены металлические контакты. Кварц проявляет пьезоэлектрический эффект, а это означает, что при воздействии давления на поверхности возникает напряжение. Точно так же приложенное напряжение заставляет кристалл изменять форму при сдвиговом движении.

         Кроме того, обратная связь заставляет кристалл колебаться на своей собственной резонансной частоте, которая определяется размером кристалла и способом его огранки. Наиболее распространенная форма среза называется AT и может использоваться в широком диапазоне частот, а также демонстрирует хорошую термостойкость.

         Обладая очень высоким коэффициентом добротности, кварцевые резонаторы демонстрируют очень точную и чрезвычайно стабильную частоту, что означает, что их можно использовать в качестве базового продукта для очень точных и недорогих генераторов.

          

         Кристаллическая структура и соответствующая схема

          

         Конструкция кристаллического резонатора и соответствующая ему схема показаны на рисунке 1, где значение Cp обозначает емкость двух параллельных электродов. Компоненты Rs, Ls и Cs представляют механические свойства кристалла внутреннего трения, массы и упругости.

         Соответствующая схема демонстрирует наличие двух возможных резонансных частот: одна из-за последовательного соединения Ls и Cs, а вторая, где Cp параллельно индуктивности. Этот последовательный резонанс определяется формулой:

          

         Формула резонанса серии

          

          Параллельная резонансная частота выражается как:

         Формула параллельной резонансной частоты схема, определяющая, какой из резонансных режимов следует использовать. При этом большинство генераторов используют параллельный режим.

         Для более высоких частот, выше отметки 75 МГц, кварц способен колебаться с частотой, кратной основной частоте или обертону.

          

         Цепи генератора

         Схема генератора часто включается в устройство, которому требуется опорный тактовый сигнал. Например, многие микроконтроллеры и аналогичные приложения содержат два контакта, к которым можно напрямую подключить кварцевый кристалл, а также пару керамических конденсаторов для завершения колебательного контура.

          

         Компоненты генератора и паразитная емкость

          

         Общая емкость нагрузки схемы (CL) должна соответствовать указанной CL кристалла. Он включает в себя керамические конденсаторы в сочетании с любой паразитной емкостью, полученной из корпуса кристалла, входные контакты генератора и дорожки печатной платы.

         Поскольку точно рассчитать совокупную паразитную и паразитную емкости в цепи довольно сложно, попробуйте начать с оценки (обычно от 4 до 6 пФ), а затем измерьте выходную частоту, чтобы установить, требуется ли регулировка емкости конденсаторов.

         Однако, если общий CL больше заданного CL, частота колебаний будет снижена. Точно так же там, где CL слишком низкий, частота будет выше; и если CL находится слишком далеко в любом направлении, то осциллятор может вообще не запуститься.

          

         Рис. 3. Цепи генератора

          

         На приведенной выше схеме показана схема внешнего генератора, построенная с использованием транзистора или инвертирующего логического элемента в качестве усилителя обратной связи. Поскольку разработка высококачественного генератора является сложной задачей, даже когда большинство розничных продавцов кристаллов предоставляют руководства по проектированию, может быть проще купить готовый модуль генератора. Такие модули генератора состоят из кристалла и всех необходимых компонентов, включая нагрузочные конденсаторы, что гарантирует экономичный и высокопроизводительный генератор. Все, что от вас зависит, это обеспечение соответствующего источника питания.

          

         Рисунок 4. Модуль кварцевого генератора

          

         Модули кварцевого генератора являются хорошим вариантом для приложений, требующих точных и надежных частот, таких как системы беспроводной связи или интерфейсы Ethernet. Diodes Inc. производит все виды кварцевых генераторов различных размеров и с точностью ppm для различных применений.

          

         Вариации на тему

         Тот факт, что частота внешнего CL колеблется, открывает возможность построения кварцевого генератора, выход которого можно подстраивать в небольшом диапазоне. Это оказывается удобным в радиочастотных приложениях, где приемнику необходимо точно настроить свою частоту, чтобы она соответствовала принимаемому сигналу.

         В кварцевых генераторах, управляемых напряжением (VCXO), в качестве нагрузочных конденсаторов используются устройства, называемые варакторами (или варикапными диодами). Емкость варакторов изменяется при подаче управляющего напряжения, которое впоследствии изменяет частоту колебаний.

          

         Основными ограничениями VCXO являются «вытягиваемость», дрожание тактового сигнала и диапазон управляющего напряжения: с большим значением, указывающим, что генератор может работать в большем диапазоне, но меньшее значение приводит к лучшей стабильности и уменьшению фазового шума. Максимальный диапазон настройки обычно составляет около отметки +/-200 ppm.

      5. Дрожание тактового генератора возникает на более высоких частотах, чем у генератора с фиксированной частотой, особенно на внешних крайних значениях диапазона настройки, где он работает на пределе своих возможностей.
      6. Управляющее напряжение обычно составляет от 0 В до 2 или 3 В.

       

      Если вам нужна большая стабильность, например менее 10 ppm, в диапазоне рабочих температур, чем у обычного кварцевого генератора, вам нужно выбрать кварцевый генератор с температурной компенсацией (TCXO). Как и стандартный модуль генератора, упомянутый ранее, они также доступны в виде готовых модулей и имеют широкий диапазон параметров.

      TCXO содержит схему, способную измерять температуру окружающей среды, а затем генерировать управляющее напряжение для изменения частоты VCXO, чтобы противодействовать влиянию изменений температуры. TCXO рассчитывает необходимое управляющее напряжение на основе кривой температурно-частотной характеристики кристалла.

      Кроме того, модуль TCXO обычно включает в себя собственный регулятор напряжения, защищающий генератор от колебаний внешнего напряжения питания.

       

      Выводы

      В качестве резонансного компонента кварцевый кристалл обеспечивает очень точную, стабильную и недорогую опорную частоту. Кроме того, кварцевые резонаторы и кварцевые генераторы теперь имеют впечатляющий диапазон параметров и областей применения, отвечающих требованиям вашей конструкции.

      Более того, во многие устройства интегрирована схема генератора, что еще больше упрощает процесс проектирования. Если вам нужны часы более высокого качества, модули кварцевых генераторов могут предоставить эффективную альтернативу, демонстрируя более высокую точность и лучшую стабильность, чем их эквиваленты со встроенными генераторами; и помните, эти модули также доступны с частотной или температурной компенсацией, регулируемой напряжением.

       

      Опубликовано в Сроки; Отмечен Кристаллические осцилляторы, Синхронизация, Сроки; Опубликовано 2 года назад по Цинь Чжуан | Менеджер по разработке приложений

      Кварцевые кристаллы и кварцевые генераторы Ansen | AKER

      Кварцевые резонаторы и кварцевые генераторы Ansen | АКЕР | SOS электронный
      • RU
      • СК
      • Чехия
      • ХУ
      • DE
      • РО
      • PL
      • ЭТО
      • ЕС
      • Франция
      • Поиск

      Производители Новые поступления и предложения Статьи Контакт О нас Карьера

      Заказ на импорт Запрос цены

      Без кварцевых генераторов не было бы беспроводной связи, приемников GPS или Ethernet. Поэтому мы расширяем портфель поставщиков известным производителем ANSEN. Хотя существуют новые технологии, такие как генераторы MEMS, кварцевые генераторы остаются доминирующим источником точной и стабильной частоты.

      Это архивная статья, опубликованная 19.08.2020. Некоторая информация может быть устаревшей и не соответствовать текущему состоянию. Пожалуйста, свяжитесь с нами в случае заинтересованности.

      Стабильность частоты, необходимая для различных приложений

      ● Низкоскоростной USB (1,5 Мбит/с) ±1,5% (15 000 стр/мин)
      ● Полноскоростной USB (12 Мбит/с) ±0,25% (2 500 стр/мин)
      ● Высокоскоростной USB (480 Мбит/с) ±500 стр/мин
      ● Ethernet 10/100/1000 Мбит/с ±100 стр/мин (±50 стр/мин при 25°C, ±50 стр/мин при других воздействиях)
      ● Wi-Fi 802.11 a/b/g/n, Bluetooth: 20 стр/мин

      С ростом спроса на более высокие скорости передачи данных и более эффективное использование радиочастотного спектра также возрастают требования к стабильности частоты. Например, базовой станции для мобильных телефонов требуется точность 50 ppb (частей на миллиард).
      

      Генераторы в микроконтроллерах

      Современные микроконтроллеры имеют встроенный заводской калиброванный RC-генератор и генератор для внешнего кварцевого резонатора или керамического резонатора.

      Внутренний RC-генератор

      Внутренний RC-генератор 16 МГц в современных микроконтроллерах, таких как семейство STM32L4, откалиброван на заводе и может иметь общую точность от -2% до 1,5% (от -20 000 ppm до 15 000 ppm) от -40 до 85°С. Дрейф во времени не указан.

      Генератор с керамическим резонатором

      ● Керамический резонатор 12 МГц, 3,2×1,3×0,7 мм, Murata CSTNE12M0GH5L000R0
      ● Диапазон рабочих температур окружающей среды: -40…85°C
      ● Допустимое отклонение частоты: ±25°C 0,07%=±700ppm
      ● Стабильность частоты при изменении температуры: ±0,11%=±1100ppm
      ● Старение: ±0,07%/10 лет при 25°C

      Общее отклонение частоты за 10 лет: 700ppm+1100ppm+700ppm= 2500ppm

      Генератор с кристаллом

      ● Стандартный кристалл Ансена 12 МГц, 3,2×2,5×0,75 мм: ASX3F-12M-FE180E5
      ● Диапазон рабочих температур: -40. ..85°C
      ● Допуск по частоте (25°C): ±30 ppm
      ● Частота Стабильность при температуре: ±30ppm
      ● Старение: ±3ppm/год
      ● Полная девиация частоты за 10 лет: 30ppm+30ppm+30ppm=90ppm

      Кварцевый генератор обеспечивает наилучшую точность. Практический предел для стандартного кварцевого генератора (XO) составляет ±10 частей на миллион, включая допуск по частоте при 25°C, стабильность частоты при изменении температуры, изменение напряжения питания, изменение ударных нагрузок и вибрации, а также старение в течение 1 года.
      

      Важные параметры кристалла

      Номинальная частота и нагрузочная емкость (CL)

      Наиболее часто используемая топология — осциллятор Пирса. Кристалл действует как индуктор.

      Нагрузочная способность CL замыкает параллельный резонансный контур. Значение CL указывается производителем кристалла. Чтобы быть точным, схема генератора должна иметь ту же нагрузочную способность, на которую настроен кварц.

      Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR)

      Резистор обратной связи преобразует логический КМОП-вентиль (инвертор) в линейный усилитель с крутизной Gm = — di/du, при этом выходной ток усилителя пропорционален входному напряжению.

      Усилитель должен иметь достаточную крутизну, чтобы компенсировать потери в колебательном контуре (ESR и ток, протекающий через CL1, CL2, и паразитные емкости выводов на GND) и обеспечивать энергию для раскачки колебаний. Типичный Gm составляет мА/В для кристаллов диапазона МГц и мкА/В для кристаллов диапазона 32,768 кГц. 92 где

      ● ESR – эквивалентное последовательное сопротивление
      ● C0 – шунтирующая емкость кристалла
      ● CL – номинальная нагрузочная емкость кристалла
      ● F – номинальная частота колебаний кристалла

      Уровень возбуждения

      Рекомендуемый или максимальный привод Уровень указывается производителем кристалла, обычно в мкВт. Превышение этого значения может сократить срок службы кристалла или привести к повреждению из-за чрезмерной механической вибрации. Ансен рекомендует уровень привода 100 мкВт. Более низкий уровень возбуждения может предотвратить колебания, более высокий уровень увеличивает резонансную частоту кристаллов с АТ-срезом.

      Дополнительную информацию можно найти в STM AN2867 и John R. Vig — Кварцевые резонаторы и генераторы для приложений управления частотой и синхронизации — Учебное пособие.

      Почему мы выбрали Ansen?

      Компания Ansen является ведущим производителем продуктов для управления частотой. Их предложение включает кристаллы кварца, кварцевые генераторы и керамические резонаторы. Благодаря непрерывным технологическим прорывам и высокоточным технологиям производства продукция Ansen используется не только в бытовой электронике и промышленности, но и в автомобилестроении.

      Компания Ansen предлагает:
      1. система управления, сертифицированная в соответствии с международными стандартами ISO 9001, ISO 14001 и IECQ QC 080000
      2. превосходная надежность, способность к пайке, температурный гистерезис, вибростойкость и ударопрочность
      3. низкий уровень старения и длительный срок службы диапазон температур
      4. высокоточная технология производства
      5. продукты автомобильного класса, соответствующие требованиям AEC-Q200
      6. все продукты соответствуют требованиям RoHS и REACH

      Мы включили 40 кристаллов Ansen в HC-49/US (версии SMD и TH) и SMD-корпуса 3,2×2,5 мм в нашем складском предложении. Мы будем постепенно расширять предложение в соответствии с вашими требованиями.

      Все клиенты, вошедшие в наш интернет-магазин, могут просматривать цены на кристаллы.

      Для получения дополнительной информации о продуктах Ansen, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам по адресу [email protected]

      Не пропустите эти статьи

      Вам нравятся наши статьи? Не пропустите ни одного из них! Вам не нужно ни о чем беспокоиться, мы организуем доставку к вам.

      Дата публикации 19.08.2020.
      При размещении статьи на своем сайте указывайте ее источник: https://www.soselectronic.com/articles/ansen/quartz-crystals-and-quartz-crystal-oscillators-ansen-2318

      ---

       

      AS206 -32. 768K-FC125C3

      Кварцевый резонатор 32 768 кГц 12,5 пФ TH D2x6 мм

      Кварцевый резонатор

      Арт. №: 313025

      Производитель: ANSEN

      в наличии 8700 PCS

      ---

      AS308-32.768K-FC125C3

      КВАРТ-кристалл 32 768KHZ 12,5PF TH D3X8MM

      КРИТЗА

      . No.: 313026

      Manufacturer: ANSEN

      in stock 8700 pcs

      ---

       

      AS49S-10M-FE300E5

      Quartz Crystal 10MHz 30pF TH 11,5×5,0x3,6mm

      Quartz Crystals

      Артикул. №: 313028

      Manufacturer: ANSEN

      in stock 2500 pcs

      ---

       

      AS49S-11. 0592M-FE300E5

      Quartz Crystal 11,0592MHz 30pF TH 11,5×5,0x3,6mm

      Quartz Crystals

      Артикул. №: 313029

      Производитель: ANSEN

      в запасе 0 PCS

      (18.11.2022: 2000 PCS)

      ---

      AS49S1270

      AS49S-12M5.180E180

      AS49S-12M5.0016

      Кварцевый кристалл 12 МГц 18 пФ TH 11,5×5,0x3,6 мм

      Кварцевый кристалл

      Арт. №: 313030

      Производитель: ANSEN

      в складе 1800 шт.

      Артикул. №: 313031

      Производитель: ANSEN

      в наличии 1100 шт.

      ---

       

      AS49S-14.7456M-FE300E5

      Кварцевый кристалл 14,7456 МГц 30 пФ TH 11,5×5,0x3,6 мм 11,5×5,0x3,6 мм или 90 кварц

      No. : 313032

      Manufacturer: ANSEN

      in stock 1700 pcs

      ---

       

      AS49S-16M-FE300E5

      Quartz Crystal 16MHz 30pF TH 11,5×5,0x3,6mm

      Quartz Crystals

      Артикул. №: 313033

      Производитель: ANSEN

      в складе 620 PCS

      (18.11.2022: 2000 ПК)

      ---

      AS49S -20M-FE3001H18.

      . 0x3,6 мм

      Кристаллы кварца

      Арт. №: 313034

      Производитель: ANSEN

      в наличии 1800 шт.0016

      Кварцевый кристалл 22,1184 МГц 30 пФ TH 11,5×5,0x3,6 мм

      Кварцевый кристалл

      Арт. NO.: 325816

      Производитель: ANSEN

      в складе 1300 PCS

      ---

      AS49S-24M-FE300E5

      AS49S-24M-FE300E5
      AS49S-24M-FE300E5
      aS49S-24M-FE300E5
      aS49S-24M-FE300E5 13.

      Артикул. №: 313035

      Производитель: ANSEN

      в наличии 0 PCS

      (18.11.2022: 2000 ПК)

      ---

      AS49S-25MHZ 300E5

      Кристал QUARTZ 25MHZ 30PF TH 11.5×5.017

      . No.: 313036

      Manufacturer: ANSEN

      in stock 1300 pcs

      ---

       

      AS49S-3,579545M-FE300E5_120

      Quartz Crystal 3,579545MHz 30pF TH 11,4×4,8×3,8mm ESR_max =120Ом

      Кристаллы кварца

      Арт. NO.: 326835

      Производитель: ANSEN

      в запасе 980 PCS

      ---

      AS49S-3 6864MM-FE300E5 .

      Кристаллы кварца

      Арт. №: 313037

      Производитель: ANSEN

      в наличии 710 шт.

      ---

       

      AS49S-30M-FE300E5

      Кварцевый кристалл 30 МГц 30 пФ TH 11,5×5,0x3,6 мм

      Кварцевый кристалл

      Арт. No.: 326728

      Manufacturer: ANSEN

      in stock 1600 pcs

      ---

       

      AS49S-4M-FE180E5

      Quartz Crystal 4MHz 18pF TH 11,5×5,0x3,6mm

      Quartz Crystals

      Артикул. №: 313038

      Производитель: ANSEN

      В складе 1700 ПК

      ---

      AS49S-4MM-FE300E5

      Кристалл кварц 4 МГц 30pf Th 11,5×5,0x3,6mmm17

      2

      . No.: 313039

      Manufacturer: ANSEN

      in stock 1700 pcs

      ---

       

      AS49S-6M-FE300E5

      Quartz Crystal 6MHz 30pF TH 11,5×5,0x3,6mm

      Quartz Crystals

      Арт. No.: 313040

      Manufacturer: ANSEN

      in stock 2500 pcs

      ---

       

      AS49S-7.3728M-FE300E5

      Quartz Crystal 7,3728MHz 30pF TH 11,5×5,0x3,6mm

      Кристаллы кварца

      Арт. №: 313041

      Производитель: ANSEN

      в наличии 1200 шт.0017

      Кварцевый кристалл 8 МГц 30 пФ TH 11,5×5,0x3,6 мм

      Кварцевый кристалл

      Арт. №: 313042

      Производитель: ANSEN

      в складе 3775 ПК

      ---

      AS49S-4MMH300E5

      AS49S-4MMH300E5
      AS49S-4MMH300E5
      aS49S-4MHH300E5
      aS49S-4MHH300E5 113.

      Артикул. №: 320269

      Производитель: ANSEN

      ---

       

      AS49S-4M-FE200E5

      Кварцевый резонатор 4 МГц 20 пФ TH 11,5×5,0x3,6 мм

      Кварцевый резонатор

      Арт. NO.: 326324

      Производитель: ANSEN

      ---

      AS49SD-10M-FE300E5

      КВАРТС Кристал 10 МГц 30PF170017. №: 326831

      Производитель: ANSEN

      в наличии 0 шт.

      (18.11.2022: 1000 шт.) №: 313043

      Производитель: ANSEN

      в запасе 3800 PCS

      ---

      AS49SD-14,7456M-FE300E5

      7
      7777777
      .

      Кристаллы кварца

      Арт. No.: 326863

      Manufacturer: ANSEN

      in stock 1000 pcs

      ---

       

      AS49SD-18.432M-FE300E5

      Quartz Crystal 18,432MHz 30pF SMD 11,4×4,8×3,8mm

      Quartz Кристаллы

      Арт. №: 325815

      Производитель: ANSEN

      в наличии 1500 шт.0016

      Кварцевый кристалл 24,576 МГц 30 пФ SMD 11,4×4,8×3,8 мм

      Кварцевый кристалл

      Арт. No.: 326825

      Manufacturer: ANSEN

      in stock 1100 pcs

      ---

       

      AS49SD-3,579545M-FE300E5_120

      Quartz Crystal 3,579545MHz 30pF SMD 11,4×4,8×3,8mm ESR_max =120 Ом

      Кристаллы кварца

      Арт. №: 326828

      Производитель: ANSEN

      В складе 1900 ПК

      ---

      AS49SD-3,6864M-FE300E5

      Криц-36864MHZ 30PF SMD 11,4X412. No.: 313044

      Manufacturer: ANSEN

      in stock 5164 pcs

      ---

       

      AS49SD-4M-FE300E5

      Quartz Crystal 4MHz 30pF SMD 11,4×4,8×3,8mm

      Quartz Crystals

      Арт. No.: 313045

      Manufacturer: ANSEN

      in stock 880 pcs

      ---

       

      AS49SD-6M-FE300E5

      Quartz Crystal 6MHz 30pF SMD 11,4×4,8×3,8mm

      Quartz Crystals

      Артикул. №: 313046

      Производитель: ANSEN

      в наличии 1300 шт.0012 Кварцевый кристалл 32,768 кГц 12,5 пФ SMD 3,2×1,5×0,8 мм

      Кварцевый кристалл

      Арт. NO.: 325817

      Производитель: ANSEN

      ---

      ASTF8-32. 768K-FC125C5

      Кристал QUARTZ 32,768KHZ 12,5,5.5.5.5.5.10017. №: 313027

      Производитель: ANSEN

      Больше не поставляется

      ---

       

      ASX3F-12M-FA120A3

      Кварцевый кристалл 12 МГц 12 пФ SMD 3,2×2,5×0,75 мм

      Кварцевый кристалл

      Арт. No.: 325810

      Manufacturer: ANSEN

      in stock 2990 pcs

      ---

       

      ASX3F-12M-FE180E5

      Quartz Crystal 12MHz 18pF SMD 3,2×2,5×0,75mm

      Quartz Crystals

      Артикул. №: 313047

      Производитель: ANSEN

      В складе 690 ПК

      ---

      ASX3F-147456M-FE180E5

      Кристалл QUARTZ 14,7456MHZ 18PF SMD 322. 22.5MX5MS011111111111111111111125MS01111125.700111125. No.: 313048

      Manufacturer: ANSEN

      in stock 960 pcs

      ---

       

      ASX3F-16M-FA120A3

      Quartz Crystal 16MHz 12pF SMD 3,2×2,5×0,75mm

      Quartz Crystals

      Арт. No.: 325812

      Manufacturer: ANSEN

      in stock 1359 pcs

      ---

       

      ASX3F-16M-FE120E5

      Quartz Crystal 16MHz 12pF SMD 3,2×2,5×0,75mm

      Quartz Crystals

      Артикул. №: 313049

      Производитель: ANSEN

      в наличии 1000 шт.0012 Кварцевый кристалл 20 МГц 18 пФ SMD 3,2×2,5×0,75 мм

      Кварцевый кристалл

      Арт. No.: 313050

      Manufacturer: ANSEN

      in stock 860 pcs

      ---

       

      ASX3F-24M-FE120E5

      Quartz Crystal 24MHz 12pF SMD 3,2×2,5×0,75mm

      Quartz Crystals

      Артикул.