рис. 2.69Основу кварцевых генераторов составляют кварцевые резонаторы.

Кварцевый резонатор — это пластинка кварца, закрепленная определенным образом в кварцедержателе и представляющая собой электромеханическую колебательную систему. Эти резонаторы относятся к пьезоэлектрическим элементам, принцип действия которых основан на использовании прямого и обратного пьезоэффекта.

Прямой пьезоэффект состоит в том, что механическая нагрузка на материал элемента вызывает появление электрического напряжения между соответствующими поверхностями элемента.

Обратный пьезоэффект состоит в том, что электрическое напряжение между соответствующими поверхностями элемента, создаваемое с помощью внешнего источника напряжения, вызывает появление механических напряжений, которые могут изменять форму и размеры элемента.

Кварцевые резонаторы изготавливают из природного и искусственного монокристаллического кварца. Из заготовки вырезают пластины, грани которых определенным образом ориентированы относительно кристаллографических осей монокристалла. В рабочем режиме на обкладках пластины имеется переменное напряжение, и имеют место механические колебания пластины. Используются колебания сжатия-растяжения, изгиба, кручения и другие.

При анализе схемы с кварцевым резонатором (рис. 2.69, а) его удобно заменять эквивалентной схемой, представленной на рис 2.69, б.

рис. 2.69

Необходимо отметить, что именно эта эквивалентная схема кварцевого резонатора используется в пакете программ «PSpice» для моделирования электронных схем. В эквивалентной схеме могут иметь место и параллельный, и последовательный резонанс. На практике используют оба вида резонанса.

На частоте последовательного резонанса

ωk = 1 / (Lk · Ck)1/2

резонатор имеет минимальное сопротивление Rk .Частота параллельного резонанса

ω0 ≈ 1/ [ Lk  · Ck · C0 / ( Ck + C0 ) ] 1/2

В диапазоне частот между ωk и ω0 резонатор ведет себя как некоторая индуктивность.

Кварцевые резонаторы характеризуются высокой стабильностью и добротностью (Qk = 104 − 105). Использование кварцевых резонаторов позволяет снизить относительное изменение частоты генераторов до очень малых значений (10−6 − 10−9).

Приведем для примера упрощенную схему кварцевого генератора на основе операционного усилителя при использовании последовательного резонанса (рис. 2.70).

рис. 2.70

На частоте последовательного резонанса в схеме имеет место сильная положительная обратная связь, что и поддерживает автоколебания.


Рекомендуйте эту статью другим!



Линейные и фазные <a href=
дек 15, 2013 6142

Линейные и фазные напряжения

Под симметричной трехфазной системой принято понимать совокупность трех ЭДС…
Указательные реле 3
мая 27, 2016 1866

Указательные реле: конструкция, использование и модификации.

Реле является важным устройством, используемым для коммутации электроцепей по внешнему…
Монтаж заземляющих устройств 2
июнь 30, 2014 2491

Заземляющие устройства, правила монтажа, глубина залегания, нормы установки

Защитное заземление представляет собой соединение с землёй металлических элементов…
Переменное магнитное поле 1
авг 04, 2014 7637

Переменное магнитное поле

Магнитное поле всегда возникает вокруг движущихся электрических зарядов, или при…
янв 22, 2013 2575

Развития коммутационных аппаратов, сравнение основных типов, характеристики

Эффективность функционирования электрической установки в значительной степени…