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!



Категории электроснабжения 2
авг 14, 2014 14906

Категории электроснабжения, надежность электропитания, классификация

Всех возможных потребителей электроэнергии можно подразделить, в соответствии с…
Тепловое реле - определение назначение принцип работы 2
дек 09, 2013 7986

Тепловое реле - определение, назначение, принцип работы

Основное предназначение тепловых реле - защита электрических потребителей от возможных…
Принцип работы и устройство магнетрона 2
мая 04, 2014 15580

Принцип работы и устройство магнетрона

Магнетроны применяются для получения колебаний высокой частоты. Они незаменимы в…
рис. 2.39
нояб 07, 2016 419

Усилители мощности (мощные выходные усилители)

Усилителем мощности называют усилитель, предназначенный для обеспечения заданной мощности…
дек 18, 2012 23156

Прокладка кабелей в траншеях, способы прокладки, достоинства и недостатки

Прокладка кабелей в траншеях является наиболее простой и дешевой. Она экономична по…