Kvarca rezonators: darbības princips un piemērošanas joma

Tā kā frekvences ģeneratora izgudrojums ir pagājis daudz laika. Izstrādātāji ir saskārušies ar daudzām problēmām. Visa planētas dizaineru mērķis bija radīt ģeneratoru, kas varētu izvadīt stabilu frekvenci. Tieši uz to balstās digitālo ierīču darbība : datori, mikroprocesori, kvarca pulksteņi utt. Stabilas frekvences iegūšana, kas nav atkarīga no tādiem parametriem kā temperatūra vai darbības laiks, nozīmēja panākumus elektronisko shēmu būvniecībā un spēja izstrādāt jaunas elektroniskās ierīces. Situācija radikāli mainījās no brīža, kad parādījās kvarca rezonators. Šī mazā kompaktā ierīce ļauj "brīnumus" elektronikā.

Ķēdes risinājumi, kuros sāka izmantot kvarca rezonatorus, izrādījās tik veiksmīgi, ka šī ierīce stingri ieņēma kategoriju, kas visvairāk pieprasīta elektronisko shēmu projektēšanā un izstrādē. Ar digitālo ierīču izstrādi pastāvīgi tendence vairāk un vairāk izmantot kvarca rezonatorus. Darbības princips ir diezgan vienkāršs un balstās uz apgriezto pjezoelektrisko efektu. Citiem vārdiem sakot, ja tā izejai tiek izmantots maiņstrāvas spriegums, tas novedīs pie fāzes nobīde, jo, kad pussvilnis samazinās, ierīce sāk atmest saglabāto mehānisko enerģiju. Šo efektu pamanīja šī pārsteidzošā elementa izstrādātāji.

Katram kristālam, no kura ir izgatavots kvarca rezonators, ir savas mehāniskās īpašības. Tie, savukārt, ietekmē parametru, piemēram, ierīces biežumu. Iedomāsimies, ka ar vienkāršu shēmu mēs imitējam nosacījumus, saskaņā ar kuriem ierīce darbosies. Sāciet pakāpeniski palielināt biežumu. Noteiktā brīdī mēs panāksim noteiktu fāzu maiņu starp piegādes spriegumu un piegādāto kvarcu. Ar pieaugošu frekvenci mēs varēsim ieviest ķēdes rezonansē - faktiski, līdz ar to paša ierīces nosaukuma izcelsme.

Radioaktīvā elektronikā plaši izmanto miniature ierīces, kuru pamatā ir rezonatori. Labs piemērs tam var būt mērīšanas mikroprobele, heterodīns. Ar viņu palīdzību ir izveidojušās stabilas un uzticamas ierīces. Populārajā spēlē "lapsu medības" tiek izmantotas ierīces, kuru pamatā ir šie elementi.

Visi zināmie kvarca pulksteņi satur kvarca rezonatorus, kas ir stabils impulsu avots. Aprēķinot šos impulsus, ir iespējams ģenerēt otru signālu, kas ir nepieciešams šīs ierīces darbībai, kas ir pazīstama visā pasaulē.

Mūsdienu elektronika nevar atteikties izmantot šo apbrīnojamo ierīci. Es brīnos, kā jūsu dators darbosies, ja procesora pamaties frekvences impulsu ģenerators pēkšņi sāks ražot nestabilu frekvenci? Tas varētu izraisīt visas sistēmas darbības traucējumus un, visticamāk, tās pakāršanu.

Tā saucamais kvarca rezonators ir gandrīz jebkura digitālā ierīces "sirds". Bez tā, dators vai klēpjdators pārtrauks darboties, nebūs interneta un mobilo sakaru.

Ir arī vērts atzīmēt, ka šo ierīču attīstība seko līdzi ceļu, lai samazinātu izmēru un palielinātu darba frekvenci.