რეზონატორი არის სისტემა, რომელსაც შეუძლია გარკვეულ პირობებში მაქსიმალური ამპლიტუდის რხევითი მოძრაობები. კვარცის რეზონატორი - კვარცის ფირფიტა, როგორც წესი, პარალელეპიპედის ფორმისაა, ასე მოქმედებს ალტერნატიული დენის გამოყენებისას (სიხშირე განსხვავებულია სხვადასხვა ფირფიტებისთვის). ამ ნაწილის მუშაობის სიხშირე განისაზღვრება მისი სისქით. დამოკიდებულება აქ საპირისპიროა. ყველაზე თხელი ფირფიტები აქვს ყველაზე მაღალი სიხშირე (არაუმეტეს 50 MHz).

იშვიათ შემთხვევებში შესაძლებელია 200 MHz სიხშირის მიღწევა. ეს დასაშვებია მხოლოდ ოვერტონზე მუშაობისას (მთავარზე მაღალი სიხშირე). სპეციალურ ფილტრებს შეუძლიათ თრგუნონ კვარცის ფირფიტის ფუნდამენტური სიხშირე და ხაზგასმით აღვნიშნოთ მისი მრავალჯერადი ტონის სიხშირე.

ექსპლუატაციისთვის შესაფერისია მხოლოდ უცნაური ჰარმონიები (ოვერტონების სხვა სახელი). გარდა ამისა, მათი გამოყენებისას, სიხშირის კითხვა იზრდება ქვედა ამპლიტუდაზე. როგორც წესი, მაქსიმალური არის ტალღის სიმაღლის ცხრაჯერ შემცირება. გარდა ამისა, ძნელი ხდება ცვლილებების გამოვლენა.

კვარცი არის დიელექტრიკი. წყვილი ლითონის ელექტროდებთან ერთად ის იქცევა კონდენსატორად, მაგრამ მისი სიმძლავრე მცირეა და აზრი არ აქვს გაზომვას. დიაგრამაში ეს ნაწილი ნაჩვენებია როგორც კრისტალური ოთხკუთხედი კონდენსატორის ფირფიტებს შორის. კვარცის ფირფიტა, ისევე როგორც სხვა ელასტიური სხეულები, ხასიათდება საკუთარი რეზონანსული სიხშირის არსებობით, მისი ზომის მიხედვით. თხელი ფირფიტებს აქვთ უფრო მაღალი რეზონანსული სიხშირე. შედეგად: საჭიროა მხოლოდ ისეთი პარამეტრების მქონე ფირფიტის შერჩევა, რომლის დროსაც მექანიკური ვიბრაციების სიხშირე დაემთხვა ფირფიტაზე გამოყენებული ალტერნატიული ძაბვის სიხშირეს. კვარცის ფირფიტა შესაფერისია მხოლოდ ალტერნატიული დენის გამოყენებისას, რადგან პირდაპირ დენს შეუძლია მხოლოდ ერთი შეკუმშვის ან დეკომპრესიის პროვოცირება.

შედეგად, აშკარაა, რომ კვარცი არის ძალიან მარტივი რეზონანსული სისტემა (რხევადი სქემების თანდაყოლილი ყველა თვისებით), მაგრამ ეს საერთოდ არ ამცირებს მისი მუშაობის ხარისხს.

კვარცის რეზონატორი კიდევ უფრო ეფექტურია. მისი ხარისხის კოეფიციენტია 10 5 - 10 7. კვარცის რეზონატორები ზრდიან კონდენსატორის საერთო მომსახურების ხანგრძლივობას მათი ტემპერატურული სტაბილურობის, გამძლეობისა და დამზადების გამო. ნაწილების მცირე ზომა ასევე აადვილებს მათ გამოყენებას. მაგრამ ყველაზე მნიშვნელოვანი უპირატესობა არის სტაბილური სიხშირის უზრუნველყოფის შესაძლებლობა.

ერთადერთი ნაკლოვანებები მოიცავს არსებული სიხშირის რეგულირების ვიწრო დიაპაზონს გარე ელემენტების სიხშირით.

ნებისმიერ შემთხვევაში, კვარცის რეზონატორები ძალიან პოპულარულია და გამოიყენება საათებში, მრავალრიცხოვან რადიო ელექტრონიკაში და სხვა მოწყობილობებში. ზოგიერთ ქვეყანაში კვარცის ფირფიტები პირდაპირ ტროტუარებზეა დამონტაჟებული და ადამიანები ენერგიას უბრალოდ წინ და უკან სიარულით გამოიმუშავებენ.

მოქმედების პრინციპი

კვარცის რეზონატორის ფუნქციებს უზრუნველყოფს პიეზოელექტრული ეფექტი. ეს ფენომენი პროვოცირებს ელექტრული მუხტის გაჩენას, თუ ხდება გარკვეული ტიპის კრისტალების მექანიკური დეფორმაცია (ბუნებრივი მოიცავს კვარცს და ტურმალინს). მუხტის ძალა პირდაპირ არის დამოკიდებული დეფორმაციის ძალაზე. ამას პირდაპირი პიეზოელექტრული ეფექტი ეწოდება. ინვერსიული პიეზოელექტრული ეფექტის არსი იმაში მდგომარეობს, რომ თუ კრისტალი ელექტრულ ველს ექვემდებარება, ის დეფორმირებული იქნება.

ფუნქციონალურობის შემოწმება

მოძრაობაში კვარცის მდგომარეობის შესამოწმებლად რამდენიმე მარტივი მეთოდი არსებობს. აქ არის რამდენიმე მათგანი:

1. რეზონატორის მდგომარეობის ზუსტად დასადგენად, თქვენ უნდა დააკავშიროთ ოსცილოსკოპი ან სიხშირის მრიცხველი გენერატორის გამომავალს. საჭირო მონაცემების გამოთვლა შესაძლებელია Lissajous-ის ფიგურების გამოყენებით. თუმცა, ასეთ პირობებში შესაძლებელია კვარცის რხევითი მოძრაობების უნებლიედ აღგზნება როგორც ზედმეტად, ისე ფუნდამენტურ სიხშირეზე. ამან შეიძლება შექმნას არაზუსტი გაზომვები. ამ მეთოდის გამოყენება შესაძლებელია 1-დან 10 MHz-მდე დიაპაზონში.
2. გენერატორის მუშაობის სიხშირე დამოკიდებულია კვარცის რეზონატორზე. როდესაც ენერგია მიეწოდება, გენერატორი აწარმოებს იმპულსებს, რომლებიც ემთხვევა მთავარი რეზონანსის სიხშირეს. ამ იმპულსების სერია გადის კონდენსატორში, რომელიც ფილტრავს DC კომპონენტს და ტოვებს მხოლოდ ზედმეტ ტონებს და თავად პულსები გადაეცემა ანალოგური სიხშირის მრიცხველს. ის ადვილად შეიძლება აშენდეს ორი დიოდისგან, კონდენსატორისგან, რეზისტორისგან და მიკროამმეტრისგან. სიხშირის ჩვენებიდან გამომდინარე, ასევე შეიცვლება ძაბვა კონდენსატორზე. ეს მეთოდი ასევე არ არის ზუსტი და შეიძლება გამოყენებულ იქნას მხოლოდ 3-დან 10 MHz-მდე დიაპაზონში.

ზოგადად, კვარცის რეზონატორების საიმედო ტესტირება შეიძლება ჩატარდეს მხოლოდ მათი გამოცვლისას. და თქვენ უნდა იეჭვოთ მხოლოდ რეზონატორის გაფუჭება მექანიზმში, როგორც უკანასკნელი საშუალება. თუმცა ეს არ ეხება პორტატულ ელექტრონიკას, რომელიც ექვემდებარება ხშირ ვარდნას.

კვარცის რეზონატორი არის ელექტრონული მოწყობილობა, რომელიც დაფუძნებულია პიეზოელექტრიკულ ეფექტზე, ასევე მექანიკურ რეზონანსზე. მას იყენებენ რადიოსადგურები, სადაც ადგენს გადამზიდის სიხშირეს საათებსა და ტაიმერებში, აფიქსირებს მათში 1 წამის ინტერვალს.

რა არის და რატომ არის საჭირო

მოწყობილობა არის წყარო, რომელიც უზრუნველყოფს მაღალი სიზუსტის ჰარმონიულ რხევებს. ანალოგებთან შედარებით მას აქვს უფრო დიდი ოპერაციული ეფექტურობა და სტაბილური პარამეტრები.

თანამედროვე მოწყობილობების პირველი მაგალითები რადიოსადგურებზე გამოჩნდა 1920-1930 წლებში. როგორც ელემენტები, რომლებსაც აქვთ სტაბილური მოქმედება და შეუძლიათ დააყენონ გადამზიდავი სიხშირე. ისინი:

• შეცვალა როშელის მარილზე მომუშავე ბროლის რეზონატორები, რომლებიც გაჩნდა 1917 წელს ალექსანდრე ნიკოლსონის გამოგონების შედეგად და ხასიათდებოდა არასტაბილურობით;
• მანამდე გამოყენებული წრე ჩაანაცვლა კოჭით და კონდენსატორით, რომელსაც არ გააჩნდა მაღალი ხარისხის ფაქტორი (300-მდე) და დამოკიდებულია ტემპერატურის ცვლილებებზე.

ცოტა მოგვიანებით, კვარცის რეზონატორები გახდა ტაიმერების და საათების განუყოფელი ნაწილი. ელექტრონული კომპონენტები ბუნებრივი რეზონანსული სიხშირით 32768 ჰც, რომელიც ბინარულ 15-ბიტიან მრიცხველში ადგენს დროის ინტერვალს 1 წამს.

მოწყობილობები დღეს გამოიყენება:

• კვარცის საათები, რომლებიც უზრუნველყოფენ მათ სიზუსტეს გარემოს ტემპერატურის მიუხედავად;
• საზომი ხელსაწყოები, მათი ინდიკატორების მაღალი სიზუსტის გარანტია;
• საზღვაო ექო ხმოვანები, რომლებიც გამოიყენება ფსკერის რუქების კვლევისა და შექმნის, რიფების, შოლტების ჩაწერისა და წყალში ობიექტების საძიებლად;
• საცნობარო ოსცილატორების შესაბამისი სქემები, რომლებიც ახდენენ სიხშირეების სინთეზს;
• სქემები, რომლებიც გამოიყენება SSB ან ტელეგრაფის სიგნალის ტალღის ჩვენებაში;
• რადიოსადგურები DSB სიგნალით შუალედური სიხშირით;
• სუპერჰეტეროდინის მიმღებების გამტარი ფილტრები, რომლებიც უფრო სტაბილური და ხარისხიანია, ვიდრე LC ფილტრები.

მოწყობილობები დამზადებულია სხვადასხვა კორპუსებით. ისინი იყოფა გამომავალებად, რომლებიც გამოიყენება მოცულობითი მონტაჟისთვის და SMD, რომელიც გამოიყენება ზედაპირულ მონტაჟში.

მათი მოქმედება დამოკიდებულია გადართვის მიკროსქემის საიმედოობაზე, რაც გავლენას ახდენს:

• სიხშირის გადახრა საჭირო მნიშვნელობიდან, პარამეტრის სტაბილურობა;
• მოწყობილობის დაბერების მაჩვენებელი;
• ტვირთამწეობით.

კვარცის რეზონატორის თვისებები

ის აღემატება ადრე არსებულ ანალოგებს, რაც მოწყობილობას შეუცვლელს ხდის ბევრ ელექტრონულ წრეში და ხსნის მოწყობილობის გამოყენების ფარგლებს. ამას ადასტურებს ის ფაქტი, რომ მისი გამოგონებიდან პირველ ათწლეულში აშშ-ში 100 ათასზე მეტი მოწყობილობა იქნა წარმოებული (სხვა ქვეყნების გარეშე).

კვარცის რეზონატორების დადებით თვისებებს შორის, რაც ხსნის მოწყობილობების პოპულარობას და მოთხოვნას:

• კარგი ხარისხის ფაქტორი, რომლის მნიშვნელობები - 104-106 - აღემატება ადრე გამოყენებული ანალოგების პარამეტრებს (მათ აქვთ ხარისხის კოეფიციენტი 300);
• მცირე ზომები, რომელთა გაზომვა შესაძლებელია მილიმეტრის ფრაქციებში;
• ტემპერატურისა და მისი რყევების წინააღმდეგობა;
• ხანგრძლივი მომსახურების ვადა;
• წარმოების სიმარტივე;
• მაღალი ხარისხის კასკადური ფილტრების აშენების შესაძლებლობა მექანიკური პარამეტრების გამოყენების გარეშე.

კვარცის რეზონატორებს ასევე აქვთ უარყოფითი მხარეები:

• გარე ელემენტები საშუალებას გაძლევთ დაარეგულიროთ სიხშირე ვიწრო დიაპაზონში;
• აქვს მყიფე დიზაინი;
• ვერ იტანს ზედმეტ სითბოს.

კვარცის რეზონატორის მუშაობის პრინციპი

მოწყობილობა მუშაობს პიეზოელექტრული ეფექტის საფუძველზე, რომელიც ვლინდება დაბალი ტემპერატურის კვარცის ფირფიტაზე. ელემენტი ამოჭრილია მყარი კვარცის ბროლისგან, მითითებულ კუთხეზე დაკვირვებით. ეს უკანასკნელი განსაზღვრავს რეზონატორის ელექტროქიმიურ პარამეტრებს.

ფირფიტები ორივე მხრიდან დაფარულია ვერცხლის ფენით (შესაფერისია პლატინი, ნიკელი, ოქრო). შემდეგ ისინი მყარად ფიქსირდება კორპუსში, რომელიც დალუქულია. მოწყობილობა არის რხევითი სისტემა, რომელსაც აქვს საკუთარი რეზონანსული სიხშირე.

როდესაც ელექტროდები ექვემდებარება ალტერნატიულ ძაბვას, კვარცის ფირფიტა, რომელსაც აქვს პიეზოელექტრული თვისებები, იხრება, იკუმშება და იცვლება (დამოკიდებულია კრისტალების დამუშავების ტიპზე). ამავდროულად, მასში ჩნდება უკანა EMF, როგორც ეს ხდება ინდუქტორში, რომელიც მდებარეობს რხევის წრეში.

როდესაც ძაბვა გამოიყენება სიხშირით, რომელიც შეესაბამება ფირფიტის ბუნებრივ ვიბრაციას, მოწყობილობაში შეინიშნება რეზონანსი. Ერთდროულად:

• კვარცის ელემენტი ზრდის ვიბრაციის ამპლიტუდას;
• რეზონატორის წინააღმდეგობა მნიშვნელოვნად შემცირდა.

რხევების შესანარჩუნებლად საჭირო ენერგია დაბალია თანაბარი სიხშირის შემთხვევაში.

კვარცის რეზონატორის აღნიშვნა ელექტრო დიაგრამაზე

მოწყობილობა მითითებულია კონდენსატორის მსგავსად. განსხვავება: ვერტიკალურ სეგმენტებს შორის მოთავსებულია მართკუთხედი - კვარცის ბროლისგან დამზადებული ფირფიტის სიმბოლო. უფსკრული ჰყოფს ოთხკუთხედის გვერდებს და კონდენსატორის ფირფიტას. დიაგრამაზე მახლობლად შეიძლება იყოს მოწყობილობის ასო აღნიშვნა - QX.

როგორ შევამოწმოთ კვარცის რეზონატორი

მცირე ტექნიკის პრობლემები წარმოიქმნება, თუ ისინი ძლიერ დარტყმას მიიღებენ. ეს ხდება რეზონატორების შემცველი მოწყობილობების დაცემისას. ეს უკანასკნელი ვერ ხერხდება და საჭიროებს შეცვლას იმავე პარამეტრების მიხედვით.

რეზონატორის ფუნქციონალურობის შესამოწმებლად საჭიროა ტესტერი. იგი აწყობილია KT3102 ტრანზისტორის, 5 კონდენსატორისა და 2 რეზისტორზე დაფუძნებული სქემის მიხედვით (მოწყობილობა ტრანზისტორზე აწყობილი კვარცის ოსცილატორის მსგავსია).

მოწყობილობა უნდა იყოს დაკავშირებული ტრანზისტორის ფუძესთან და უარყოფით ბოძთან დაკავშირებულ კავშირებში, დაცული დამცავი კონდენსატორის დაყენებით. გადართვის მიკროსქემის ელექტრომომარაგება მუდმივია – 9 ვ. გარდა ამისა, სიხშირის მრიცხველი უკავშირდება ტრანზისტორის შეყვანას და მის გამომავალს კონდენსატორის საშუალებით, რომელიც აღრიცხავს რეზონატორის სიხშირის პარამეტრებს.

დიაგრამა გამოიყენება რხევის წრედის დაყენებისას. როდესაც რეზონატორი მუშაობს გამართულად, როდესაც დაკავშირებულია, ის წარმოქმნის რხევებს, რაც იწვევს ალტერნატიული ძაბვის გამოჩენას ტრანზისტორის ემიტერზე. უფრო მეტიც, ძაბვის სიხშირე ემთხვევა რეზონატორის მსგავს მახასიათებელს.

მოწყობილობა გაუმართავია, თუ სიხშირის მრიცხველი არ აღმოაჩენს სიხშირის გაჩენას ან აღმოაჩენს სიხშირის არსებობას, მაგრამ ის ან მნიშვნელოვნად განსხვავდება ნომინალური მნიშვნელობისგან, ან როდესაც კორპუსი თბება შედუღების რკინით, ის მნიშვნელოვნად იცვლება.

ამ მოწყობილობის შექმნის მიზეზი იყო დაგროვილი კვარცის რეზონატორების მნიშვნელოვანი რაოდენობა, როგორც შეძენილი, ასევე შედუღებული სხვადასხვა დაფებიდან და ბევრს არ ჰქონდა რაიმე მარკირება. ინტერნეტის უზარმაზარ სივრცეში მოგზაურობისას და სხვადასხვას შეკრების და გაშვების მცდელობისას, გადავწყვიტეთ, რომ რაღაც ჩვენი შეგვექმნა. მრავალი ექსპერიმენტის შემდეგ სხვადასხვა გენერატორთან, როგორც სხვადასხვა ციფრულ ლოგიკაზე, ასევე ტრანზისტორებზე, მე ავირჩიე 74HC4060, თუმცა ასევე შეუძლებელი იყო თვითრხევების აღმოფხვრა, მაგრამ როგორც აღმოჩნდა, ეს არ ქმნის ჩარევას მოწყობილობის მუშაობის დროს. .

კვარცის მრიცხველის წრე

მოწყობილობა დაფუძნებულია ორ CD74HC4060 გენერატორზე (74HC4060 არ იყო მაღაზიაში, მაგრამ მონაცემთა ცხრილის მიხედვით თუ ვიმსჯელებთ, ისინი უფრო "გრილა" არიან), ერთი მუშაობს დაბალ სიხშირეზე, მეორე - მაღალზე. ყველაზე დაბალი სიხშირეები, რაც მე მქონდა, იყო საათობრივი კვარცი, ხოლო ყველაზე მაღალი სიხშირე იყო არაჰარმონიული კვარცი 30 MHz. მათი თვითაღგზნების ტენდენციის გამო, გადაწყდა გენერატორების გადართვა უბრალოდ მიწოდების ძაბვის გადართვით, რაც მითითებულია შესაბამისი LED-ებით. გენერატორების შემდეგ დავაყენე ლოგიკური გამეორება. შეიძლება უკეთესი იყოს R6 და R7 რეზისტორების ნაცვლად კონდენსატორების დაყენება (მე თვითონ არ შემიმოწმებია).

როგორც გაირკვა, მოწყობილობა მუშაობს არა მხოლოდ კვარცის, არამედ ყველა სახის ფილტრებით ორი ან მეტი ფეხით, რომლებიც წარმატებით იყო დაკავშირებული შესაბამის კონექტორებთან. კერამიკული კონდენსატორის მსგავსი ერთი „ორფეხა“ 4 მჰც სიხშირით გაუშვა, რომელიც მოგვიანებით წარმატებით გამოიყენეს კვარცის რეზონატორის ნაცვლად.

ფოტოები აჩვენებს, რომ ორი ტიპის კონექტორები გამოიყენება რადიო კომპონენტების შესამოწმებლად. პირველი დამზადებულია პანელების ნაწილებისგან - ტყვიის გამომავალი ნაწილებისთვის, ხოლო მეორე არის დაფის ფრაგმენტი, რომელიც წებოვანია და შედუღებულია ლიანდაგებზე შესაბამისი ხვრელების მეშვეობით - SMD კვარცის რეზონატორებისთვის. ინფორმაციის ჩვენებისთვის გამოიყენება გამარტივებული სიხშირის მრიცხველი PIC16F628 ან PIC16F628A მიკროკონტროლერზე, რომელიც ავტომატურად ცვლის გაზომვის ლიმიტს, ანუ ინდიკატორზე სიხშირე იქნება ან კჰცან შიგნით MHz.

მოწყობილობის დეტალების შესახებ

დაფის ნაწილი აწყობილია ტყვიის ნაწილებზე, ნაწილი კი SMD-ზე. დაფა შექმნილია Winstar-ის ერთხაზიანი LCD ინდიკატორისთვის WH1601A (ეს არის კონტაქტები ზედა მარცხენა მხარეს), კონტაქტები 15 და 16, რომლებიც ემსახურება განათებას, არ არის მარშრუტირებული, მაგრამ ვისაც სჭირდება, შეუძლია ტრეკების და დეტალების დამატება. მათთვის. მე არ ჩავრთე უკანა განათება, რადგან გამოვიყენე ინდიკატორი, რომელიც არ არის განათებული ზოგიერთი ტელეფონიდან იმავე კონტროლერზე, მაგრამ თავიდან იყო Winstar. WH1601A-ს გარდა, შეგიძლიათ გამოიყენოთ WH1602B - ორხაზიანი, მაგრამ მეორე ხაზი არ იქნება გამოყენებული. წრეში ტრანზისტორის ნაცვლად, შეგიძლიათ გამოიყენოთ ნებისმიერი იგივე გამტარობა, სასურველია უფრო დიდი h21. დაფას აქვს ორი დენის შეყვანა, ერთი მინი USB-დან, მეორე ხიდის მეშვეობით და 7805. ასევე არის ადგილი სტაბილიზატორისთვის სხვა შემთხვევაში.

მოწყობილობის დაყენება

S1 ღილაკით დაყენებისას ჩართეთ დაბალი სიხშირის რეჟიმი (VD1 LED აინთება) და კვარცის რეზონატორის ჩასმით შესაბამის კონექტორში (სასურველია კომპიუტერის დედაპლატიდან) ჩასვით C11 კონდენსატორი. სიხშირე ინდიკატორზე 32768 ჰც. რეზისტორი R8 ადგენს მაქსიმალურ მგრძნობელობას. ყველა ფაილი - დაფა, პროგრამული უზრუნველყოფა, გამოყენებული რადიო ელემენტების მონაცემთა ცხრილები და სხვა, ჩამოტვირთეთ არქივში. პროექტის ავტორი - ნეფედოტი.

განიხილეთ სტატია კვარცის სიხშირის შესამოწმებლად მოწყობილობა

თანამედროვე ციფრული ტექნოლოგია მოითხოვს მაღალ სიზუსტეს, ამიტომ სულაც არ არის გასაკვირი, რომ თითქმის ნებისმიერი ციფრული მოწყობილობა, რომელიც დღეს საშუალო ადამიანის თვალს იპყრობს, შიგნით შეიცავს კვარცის რეზონატორს.

საჭიროა კვარცის რეზონატორები სხვადასხვა სიხშირეზე, როგორც ჰარმონიული რხევების საიმედო და სტაბილური წყაროები, რათა ციფრულმა მიკროკონტროლერმა შეძლოს დაეყრდნოს საცნობარო სიხშირეს და იმუშაოს მასთან მომავალში, ციფრული მოწყობილობის მუშაობის დროს. ამრიგად, კვარცის რეზონატორი საიმედო ჩანაცვლებაა რხევადი LC სქემისთვის.

თუ განვიხილავთ მარტივ ოსცილატორულ წრეს, რომელიც შედგება და , სწრაფად გაირკვევა, რომ წრეში ასეთი მიკროსქემის ხარისხის კოეფიციენტი არ აღემატება 300-ს, უფრო მეტიც, კონდენსატორის ტევადობა იცურავს გარემოს ტემპერატურის მიხედვით და იგივე. მოხდება ინდუქციით.

ტყუილად არ არის, რომ კონდენსატორებსა და ხვეულებს აქვთ ისეთი პარამეტრები, როგორიცაა TKE - ტევადობის ტემპერატურის კოეფიციენტი და TKI - ინდუქციური ტემპერატურის კოეფიციენტი, რაც აჩვენებს, თუ როგორ იცვლება ამ კომპონენტების ძირითადი პარამეტრები მათი ტემპერატურის ცვლილებებით.

რხევითი სქემებისგან განსხვავებით, კვარცზე დაფუძნებულ რეზონატორებს აქვთ რხევითი სქემებისთვის მიუწვდომელი ხარისხის ფაქტორი, რომელიც იზომება მნიშვნელობებით 10,000-დან 10,000,000-მდე და კვარცის რეზონატორების ტემპერატურული სტაბილურობის საკითხი არ დგას, რადგან სიხშირე მუდმივი რჩება ნებისმიერ ტემპერატურულ მნიშვნელობაზე. , ჩვეულებრივ დიაპაზონიდან -40°C-დან +70°C-მდე.

ამრიგად, მაღალი ტემპერატურის სტაბილურობისა და ხარისხის ფაქტორიდან გამომდინარე, კვარცის რეზონატორები გამოიყენება რადიოინჟინერიაში და ციფრულ ელექტრონიკაში.

საათის სიხშირის დასაყენებლად მას ყოველთვის სჭირდება საათის გენერატორი, რომელსაც საიმედოდ დაეყრდნო, და ამ გენერატორს ყოველთვის სჭირდება მაღალი სიხშირის და მით უმეტეს, მაღალი სიზუსტის. სწორედ აქ მოდის კვარცის რეზონატორი სამაშველოში. რა თქმა უნდა, ზოგიერთ აპლიკაციაში შეგიძლიათ გაუმკლავდეთ პიეზოკერამიკულ რეზონატორებს ხარისხის კოეფიციენტით 1000, და ასეთი რეზონატორები საკმარისია ელექტრონული სათამაშოებისა და საყოფაცხოვრებო რადიოებისთვის, მაგრამ უფრო ზუსტი მოწყობილობებისთვის საჭიროა კვარცი.

კვარცის რეზონატორის მოქმედება ეფუძნება ენერგიას, რომელიც ჩნდება კვარცის ფირფიტაზე. კვარცი არის სილიციუმის დიოქსიდის, SiO2 პოლიმორფი და ბუნებაში გვხვდება კრისტალებისა და კენჭების სახით. თავისუფალ ფორმაში დედამიწის ქერქი შეიცავს დაახლოებით 12% კვარცს, გარდა ამისა, კვარცი ნარევების სახითაც შეიცავს სხვა მინერალებს და ზოგადად, დედამიწის ქერქი შეიცავს 60% -ზე მეტ კვარცს (მასური ფრაქცია).

დაბალი ტემპერატურის კვარცი, რომელსაც აქვს გამოხატული პიეზოელექტრული თვისებები, შესაფერისია რეზონატორების შესაქმნელად. ქიმიურად, კვარცი ძალიან სტაბილურია და მისი გახსნა შესაძლებელია მხოლოდ ჰიდროფთორმჟავაში. კვარცი უფრო მყარია ვიდრე ოპალი, მაგრამ არა ისეთი მყარი, როგორც ბრილიანტი.

კვარცის ფირფიტის დამზადებისას კვარცის ბროლისგან ნაჭერი იჭრება მკაცრად განსაზღვრული კუთხით. ჭრის კუთხიდან გამომდინარე, მიღებული კვარცის ფირფიტა განსხვავდება ელექტრომექანიკური თვისებებით.

ამის შედეგად წარმოიქმნება რხევითი სისტემა, რომელსაც აქვს საკუთარი რეზონანსული სიხშირე, ხოლო ამ გზით მიღებულ კვარცის რეზონატორს აქვს საკუთარი რეზონანსული სიხშირე, რომელიც განისაზღვრება ელექტრომექანიკური პარამეტრებით.

ახლა, თუ თქვენ გამოიყენებთ მოცემული რეზონანსული სიხშირის ალტერნატიულ ძაბვას პლასტმასის ლითონის ელექტროდებზე, გამოჩნდება რეზონანსის ფენომენი და ფირფიტის ჰარმონიული რხევების ამპლიტუდა ძალიან მნიშვნელოვნად გაიზრდება. ამ შემთხვევაში, რეზონატორის წინააღმდეგობა მნიშვნელოვნად შემცირდება, ანუ პროცესი მსგავსია რხევის სერიულ წრეში. ასეთი „ოსცილატორული წრის“ მაღალი ხარისხის ფაქტორიდან გამომდინარე, ენერგიის დანაკარგები მისი აგზნების დროს რეზონანსულ სიხშირეზე უმნიშვნელოა.

ექვივალენტურ წრეზე: C2 - ფირფიტების სტატიკური ელექტრული სიმძლავრე დამჭერებით, L - ინდუქციურობა, C1 - ტევადობა, R - წინააღმდეგობა, რომელიც ასახავს დამონტაჟებული კვარცის ფირფიტის ელექტრომექანიკურ თვისებებს. თუ სამონტაჟო ელემენტებს ამოიღებთ, დარჩებით სერიული LC სქემით.

ბეჭდური მიკროსქემის დაფაზე ინსტალაციის დროს, კვარცის რეზონატორის გადახურება შეუძლებელია, რადგან მისი დიზაინი საკმაოდ მყიფეა და გადახურებამ შეიძლება გამოიწვიოს ელექტროდების და დამჭერის დეფორმაცია, რაც რა თქმა უნდა იმოქმედებს მზა მოწყობილობაში რეზონატორის მუშაობაზე. თუ კვარცს 5730°C-მდე გააცხელებთ, ის მთლიანად დაკარგავს თავის პიეზოელექტრიულ თვისებებს, მაგრამ, საბედნიეროდ, ელემენტის ასეთ ტემპერატურაზე შედუღების რკინით გაცხელება შეუძლებელია.

კვარცის რეზონატორის აღნიშვნა დიაგრამაში მსგავსია კონდენსატორის აღნიშვნას ფირფიტებს შორის ოთხკუთხედით (კვარცის ფირფიტა) და წარწერით "ZQ" ან "Z".

ხშირად კვარცის რეზონატორის დაზიანების მიზეზი არის მოწყობილობის დაცემა ან ძლიერი ზემოქმედება, რომელშიც ის დამონტაჟებულია, შემდეგ კი საჭიროა რეზონატორის შეცვლა ახლით იმავე რეზონანსული სიხშირით. ასეთი დაზიანება დამახასიათებელია მცირე ზომის მოწყობილობებისთვის, რომლებიც ადვილად იშლება. თუმცა, სტატისტიკის მიხედვით, კვარცის რეზონატორების ასეთი დაზიანება ძალზე იშვიათია და უფრო ხშირად მოწყობილობის გაუმართაობა გამოწვეულია სხვა მიზეზით.

კვარცის რეზონატორის სერვისის შესამოწმებლად, შეგიძლიათ შეაგროვოთ პატარა ზონდი, რომელიც დაგეხმარებათ არა მხოლოდ რეზონატორის ფუნქციონირების გადამოწმებაში, არამედ მისი რეზონანსული სიხშირის დანახვაში. ზონდის წრე არის ტიპიური ერთტრანზისტორი კრისტალური ოსცილატორის წრე.

რეზონატორის ჩართვით ბაზასა და მინუსს შორის (შეგიძლიათ გამოიყენოთ იგი დამცავი კონდენსატორის საშუალებით რეზონატორში მოკლე ჩართვის შემთხვევაში), რჩება მხოლოდ რეზონანსული სიხშირის გაზომვა სიხშირის მრიცხველით. ეს წრე ასევე შესაფერისია რხევითი სქემების წინასწარ რეგულირებისთვის.

როდესაც წრე ჩართულია, სამუშაო რეზონატორი ხელს შეუწყობს რხევების წარმოქმნას, ხოლო ალტერნატიული ძაბვა შეიძლება შეინიშნოს ტრანზისტორის ემიტერზე, რომლის სიხშირე შეესაბამება კვარცის რეზონატორის ტესტირების მთავარ რეზონანსულ სიხშირეს.

სიხშირის მრიცხველის ზონდის გამომავალთან შეერთებით მომხმარებელს შეუძლია დააკვირდეს ამ რეზონანსულ სიხშირეს. თუ სიხშირე სტაბილურია, თუ რეზონატორის უმნიშვნელო გათბობა შედუღების რკინით არ იწვევს სიხშირის ძლიერ დრიფტს, მაშინ რეზონატორი მუშაობს. თუ არ არსებობს გენერაცია, ან სიხშირე ცურავს ან აღმოჩნდება სრულიად განსხვავებული, ვიდრე უნდა იყოს შესამოწმებელი კომპონენტისთვის, მაშინ რეზონატორი გაუმართავია და უნდა შეიცვალოს.

ეს ზონდი ასევე მოსახერხებელია რხევითი სქემების წინასწარ რეგულირებისთვის, ამ შემთხვევაში საჭიროა კონდენსატორი C1, თუმცა რეზონატორების შემოწმებისას ის შეიძლება გამოირიცხოს წრედიდან. წრე უბრალოდ დაკავშირებულია რეზონატორის ადგილას და წრე იწყებს რხევების წარმოქმნას იმავე გზით.

ზემოაღნიშნული მიკროსქემის მიხედვით აწყობილი ზონდი საოცრად კარგად მუშაობს 15-დან 20 მჰც-მდე სიხშირეზე. სხვა დიაპაზონებისთვის ყოველთვის შეგიძლიათ ინტერნეტში მოძებნოთ მიკროსქემის დიაგრამები, საბედნიეროდ, ბევრი მათგანია, როგორც დისკრეტულ კომპონენტებზე, ასევე მიკროსქემებზე.