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!



провод
июль 07, 2013 4097

Провод электрический, краткое описание, классификация

Провод – это одна неизолированная или несколько изолированных жил, которые сверху могут…
рис. 1.78
сен 01, 2016 679

Три схемы включения транзистора с ненулевым сопротивлением нагрузки

Транзисторы часто применяют для усиления переменных сигналов (которые при расчетах обычно…
рис. 2.30
окт 31, 2016 1040

Вычитающий усилитель (усилитель с дифференциальным входом)

В вычитающем усилителе (рис. 2.30) один входной сигнал подается на инвертирующий вход, а…
Закон Джоуля  Ленца портреты ученых
июнь 30, 2016 9682

Закон Джоуля – Ленца. Определение, формула, физический смысл.

Закон Джоуля – Ленца – закон физики, определяющий количественную меру теплового действия…
Требования к монтажу электропроводки
янв 05, 2014 2132

Требования к монтажу электропроводки

К электропроводке выдвигается ряд требований, которые позволяют достичь безопасности…