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

14 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

10121. Система команд процессора. Совместимость снизу-вверх 15.44 KB
  Система команд соглашение о предоставляемых архитектурой средствах программирования а именно: определённых типах данных инструкций системы регистров методов адресации моделей памяти способов обработки прерываний и исключений методов ввода и вывода. Система ко
10122. Операционные системы 39 KB
  Операционные системы. 1. Исторический обзор. Операционные системы ОС предоставляют набор функциональности необходимой для работы большинства приложений на компьютере а также связующие механизмы для контроля и синхронизации. На первых компьютерах не было операци...
10123. Среда программирования PASCAL 196.5 KB
  Трансляторы интерпретаторы и компиляторы. Трансля́тор программа или техническое средство выполняющее трансляцию программы. Транслятор обычно выполняет также диагностику ошибок формирует словари идентификаторов выдаёт для печати тексты програ
10124. Хранение информации. Файловая система 68.5 KB
  Файловая система Фа́йловая систе́ма англ. file system порядок определяющий способ организации хранения и именования данных на носителях информации ИТ оборудования и компьютерной техники. Она определяет формат содержимого и физического хранения информации котору...
10125. Хранение информации 28 KB
  Хранение информации. FAT это связный список который DOS использует для отслеживания физического расположения данных на диске и для поиска свободной памяти для новых файлов. Информация на винчестере хранится в виде отдельных файлов. Файлы могут быть разных размеров. Если...
10126. Реестр. Пакетный файл. Совместное использование ресурсов 42.5 KB
  Реестр. Реестр иерархически построенная база данных параметров и настроек в большинстве операционных систем Microsoft Windows.Реестр содержит информацию и настройки для аппаратного обеспечения программного обеспечения профилей пользователей предустановки. Большинство из...
10127. Предмет философии науки и ее место в науковедении 96 KB
  Предмет философии науки и ее место в науковедении ПРЕДМЕТ ФИЛОСОФИИ НАУКИ Сейчас в конце двадцатого века бросая взгляд в прошлое мы можем с уверенностью сказать что ни одна сфера духовной культуры не оказала столь существенного и динамичного влияния на обществ
10128. Структура современного науковедения и место в нем философии науки 47.5 KB
  Предмет философии науки и ее место в науковедении Философия науки как направление современной философии представлена множеством оригинальных концепций предлагающих ту или иную модель развития науки. Она сосредоточена на выявлении роли и значимости науки характ
10129. Предпосылки и историческое формирование науковедения и философии науки 46 KB
  Предпосылки и историческое формирование науковедения и философии науки Проблематика науковедения и его становление. Структура современного науковедения и место в нем философии науки. Философия науки изучение которой начинается является частью обширной об