89390

Кварцевые генераторы

Доклад

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

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. Например конденсатор может заряжаться до тех пор пока напряжение на нём не достигнет некоторого порогового...

Русский

2015-05-12

67.92 KB

7 чел.

Кварцевые генераторы

Как уже отмечалось, основу 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.

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   wк =1/(LкCк)1/2 резонатор имеет минимальное сопротивление Rк .Частота параллельного резонанса

В диапазоне частот между wк и w0 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). На частоте последовательного резонанса в схеме имеет место сильная положительная обратная связь, что и поддерживает автоколебания.

Релаксационный генератор

Принцип работы релаксационного генератора основан на поведении физической системы, возвращающейся к равновесию после того, как оно нарушится. То есть, динамическая система в виде генератора, непрерывно рассеивает свою внутреннюю энергию. Обычно система возвращается к своему естественному равновесию, однако, каждый раз, когда она достигает некоторого порога, находящегося достаточно близко к равновесному состоянию, механизм работы сообщает ей дополнительную энергию. Таким образом, поведение генератора характеризуется длительными периодами рассеивания энергии, со следующими за ними короткими импульсами. Период колебаний зависит от времени, который необходим системе, что бы успокоится после нахождения в возмущённом состоянии до порога, при котором произойдёт следующее возмущение.

Реализация

Многие электронные релаксационные генераторы запасают энергию в конденсаторе, а затем периодически рассеивают эту энергию, в результате чего возникают колебания. Например, конденсатор может заряжаться до тех пор, пока напряжение на нём не достигнет некоторого порогового напряжения, достаточно близкого к напряжению питания. В этот момент конденсатор может быть быстро разряжен (например, короткозамкнут). Кроме того, каждый раз, когда конденсатор достигает порога, напряжение заряжающего источника может быть переключено из положительного в отрицательное, или наоборот. Во всех таких ёмкостных релаксационных генераторах период колебаний зависит от скорости разряда конденсатора. Реализации этих двух типов релаксационных генераторов будет рассмотрена далее, но релаксационные генераторы не обязательно могут быть электронными. Любой генератор, колебания которого приводятся в действие системой, которая почти всегда рассеивает энергию можно назвать релаксационным генератором.

Релаксационный генератор Пирсона-Ансона

Этот генератор может быть реализован с ёмкостной или резистивно-ёмкостной интегрирующей цепью, запитанной от источника постоянного тока или напряжения, и пороговым устройством с гистерезисом (неоновая лампа, тиратрон, динистор или однопереходный транзистор), подключённых параллельно с конденсатором. Конденсатор заряжается от источника напряжения, что вызывает рост напряжения на нём. Пороговое устройство не проводит ток до тех пор, пока напряжение на конденсаторе не достигает порога переключения. Как только порог переключения достигнут, проводимость порогового устройства возрастает лавинообразно из-за присущей положительной обратной связи, в результате чего быстро разряжается конденсатор. Когда напряжение на конденсаторе падает до некоторого нижнего порога, устройство прекращает проводить ток и конденсатор начинает заряжаться вновь, и далее цикл повторяется до бесконечности.

Рис.1. Типичная схема релаксационного генератора Пирсона-Ансона

Если пороговым элементом является неоновая лампа, то схема также даёт вспышки света с каждым разрядом конденсатора. Пример с неоновой лампой изображён на рисунке 1 в классической схеме, описывающей эффект Пирсона-Ансона. Продолжительность времени разрядки может быть увеличена путём подключения дополнительного резистора последовательно с пороговым элементом. Два резистора образуют делитель напряжения, так что дополнительный резистор должен иметь достаточно низкое сопротивление, чтобы неоновая лампа могла достичь нижнего порога переключения.

Когда в качестве триггера используется неоновая лампа или тиратрон, то часто последовательно с ними в схему добавляют второй резистор номиналом от десятков до сотен Ом для ограничения тока разряда конденсатора. Это предотвращает распыление покрытия электродов неоновых ламп и предохраняет тиратроны от повреждений в результате прохождения большого тока через электроды.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

71193. Формирование чертежа в пакете программ SolidWorks 319 KB
  Цель: Изучить основные правила создания чертежей в пакете программ SolidWorks. После занятия студент должен: Знать: Правила создания чертежей в пакете программ SolidWorks. Уметь: Создать чертеж в пакете программ SolidWorks.
71194. Создание деталей из листового материала в пакете программ Solid-Works 597 KB
  Цель: Изучить основные процедуры создания деталей из листового материала в пакете программ SolidWorks. После занятия студент должен: Знать: Процедуры создания деталей из листового материала в пакете программ SolidWorks.
71195. Создание сборок в пакете программ SolidWorks 303 KB
  Цель: Изучить основные процедуры создания сборок в пакете программ SolidWorks. После занятия студент должен: Знать: Процедуры создания сборок в пакете программ SolidWorks. Уметь: Создать сборку в пакете программ SolidWorks.
71196. Работа с литейными формами в пакете программ SolidWorks 326 KB
  Цель: Изучить основные приемы работы с литейными формами в пакете программ SolidWorks. После занятия студент должен: Знать: Основные приемы работы с литейными формами в пакете программ SolidWorks. Уметь: Создать литейную форму в пакете программ SolidWorks.
71197. Создание поверхностей и деталей на их основе в пакете программ SolidWorks 746 KB
  Цель: Изучить основные методы создания поверхностей и деталей на их основе в пакете программ SolidWorks. После занятия студент должен: Знать: Основные методы создания поверхностей и деталей на их основе в пакете программ SolidWorks.
71198. Прочностные расчеты деталей в приложениях COSMOSXpress и COSMOSWorks 411.5 KB
  Цель: Изучить основные методы выполнения прочностных расчетов деталей в приложениях COSMOSXpress и COSMOSWorks. После занятия студент должен: Знать: Основные методы выполнения прочностных расчетов деталей в приложениях COSMOSXpress и COSMOSWorks.
71199. Создание различных конфигураций деталей в пакете программ SolidWorks 639 KB
  Уметь: Создавать различные конфигурации деталей в пакете программ SolidWorks. 482491 рассмотреть суть таких вопросов: 1 создание конфигурации вручную; 2 создание конфигурации с помощью таблиц параметров; 3 основные сведения о конфигурациях; б занести в отчет такие данные...
71201. Приготовление и отделка торта «Ленинградского» 13.75 KB
  Цель: Закрепить полученные знания технологии приготовления и отделке торта «Ленинградского» Получить практические навыки приготовления и отделке торта «Ленинградского». Сырье и материалы: мука пшеничная. пудра рафинадная, масло сливочное, пудра сахарная, молоко сгущенное, ванилин...