Кварцевый резонатор

     Кварцевый резонатор — прибор, в котором пьезоэлектрический эффект и явлениемеханического резонанса используются для построения высокодобротного резонансного элемента электронной схемы.

     Несмотря  на то, что вместо кварца часто используются и другие пьезоэлектрики, например, керамика (Керамический резонатор), прилагательное «кварцевый» является общеупотребительным для всех таких устройств

     Принцип действия

     На  пластинку, кольцо или брусок, вырезанные из кристалла кварца определённым образом, нанесены 2 и более электродов — проводящие полоски.

     Пластинка закреплена и имеет собственную  резонансную частоту механических колебаний.

     При подаче напряжения на электроды благодаря  пьезоэлектрическому эффекту происходит изгибание, сжатие или сдвиг в  зависимости от того, каким образом вырезан кусок кристалла.

     Однако  колеблющаяся пластинка в результате того же пьезоэлектрического эффекта  создаёт во внешней цепи противо-ЭДС, что можно рассматривать как  явление, эквивалентное работе катушки индуктивности в колебательном контуре.

     Если  частота подаваемого напряжения равна или близка к частоте  собственных механических колебаний  пластинки, затраты энергии на поддержание  колебаний пластинки оказываются  намного ниже, нежели при большом  отличии частоты. Это тоже соответствует  поведению колебательного контура.

     Применение

     Одним из самых популярных видов резонаторов  являются резонаторы, применяемые в  часовых схемах. Резонансная частота  часовых резонаторов 32768 Гц, поделённая на 15-разрядном двоичном счётчике, даёт интервал времени в 1 секунду.

     Применяются в генераторах с фиксированной  частотой, где необходима высокая  стабильность частоты. В частности, в опорных генераторах синтезаторов частот и в трансиверных радиостанциях  для формирования DSB-сигнала на промежуточной  частоте и детектирования SSB или телеграфного сигнала.

     Также применяются в кварцевых полосовых  фильтрах промежуточной частоты  супергетеродинных приёмников. Такие  фильтры могут выполняться по лестничной или дифференциальной схеме  и отличаются очень высокой добротностью и стабильностью по сравнению с LC-фильтрами.

     По  типу корпуса кварцевые резонаторы могут быть выводные для объёмного  монтажа (стандартные и цилиндрические) и для поверхностного монтажа (SMD).

     Качество  схемы, в которую входят кварцевые  резонаторы, определяют такие параметры, как допуск по частоте (отклонение частоты), стабильность частоты, нагрузочная ёмкость, старение.

     Преимущества перед другим решениями

     Достижение  намного больших значений добротности (10⁴−10⁶) эквивалентного колебательного контура, нежели любым другим способом.

     Малые размеры устройства (вплоть до долей  мм).

     Большая температурная стабильность.

     Большая долговечность.

     Лучшая  технологичность.

     Построение  качественных каскадных фильтров без  необходимости их ручной настройки. 
 
 

     Недостатки

     Чрезвычайно узкий диапазон подстройки частоты  внешними элементами. Практически для  многодиапазонных систем эта проблема решается построением синтезаторов частоты различной степени сложности.