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

15 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

72034. ФОРМУВАННЯ ЕКОНОМІЧНОЇ КУЛЬТУРИ УЧНІВ ОСНОВНОЇ ТА СТАРШОЇ ШКОЛИ 1.22 MB
  Сьогодні виявлено протиріччя між динамікою економічного розвитку країни які висуває вимоги до системної організації процесу економічного навчання та виховання підростаючого покоління і сформованою практикою економічної освіти; між реальним рівнем...
72035. УДОСКОНАЛЕННЯ ЗАСОБІВ ОЧИЩЕННЯ ПРОМИВНИХ ВОД ТА УТИЛІЗАЦІЇ ОСАДУ ВОДОПРОВІДНИХ ФІЛЬТРУВАЛЬНИХ СТАНЦІЙ 225 KB
  У багатьох частинах світу спостерігається дефіцит поступове вичерпання і зростаюче забруднення джерел прісної води. Питне водопостачання здійснюється як з поверхневих близько 70 всієї води так і з підземних джерел. В процесі очищення води тільки поверхневих джерел на спорудах поліпшення її якості щорічно утворюється близько 100 млн.
72036. СТАБІЛЬНИЙ РАНГ ТА ПОВ’ЯЗАНІ З НИМ ЗАДАЧІ ТЕОРІЇ КІЛЕЦЬ І МОДУЛІВ 405.5 KB
  У дисертаційній роботі встановлюються принципові зв’язки методів теорії матриць над кільцями з сучасними досягненнями алгебраїчної К-теорії. При дослідженні проблем алгебри матриць над кільцями неможливо обійтись без застосування результатів К-теорії.
72037. ПРОФІЛАКТИКА, ДІАГНОСТИКА І ЛІКУВАННЯ ПОРУШЕНЬ МЕНСТРУАЛЬНОГО ЦИКЛУ У ДІВЧАТ-ПІДЛІТКІВ З НЕРВОВОЮ АНОРЕКСІЄЮ 290.5 KB
  На сучасному етапі однією з важливих проблем дитячої та підліткової гінекології є профілактика та лікування порушень функції репродуктивної системи у дівчатпідлітків з психоемоційними розладами В. Відомо що порушення менструальної функції в підлітковому віці у дівчат негативно впливають на стан репродуктивної системи...
72038. ОСОБЛИВОСТІ КЛІНІЧНОГО ПЕРЕБІГУ ПОРОЖНИННИХ УТВОРЕНЬ ПІДШЛУНКОВОЇ ЗАЛОЗИ ТА ЇХ ХІРУРГІЧНЕ ЛІКУВАННЯ 174 KB
  Метою роботи було поліпшення результатів хірургічного лікування хворих на порожнинні утворення підшлункової залози при панкреатиті шляхом диференційованого вибору операційних технологій з урахуванням особливостей клінічного перебігу та прогнозування розвитку їх ускладнень.
72039. ПЕДАГОГІЧНІ УМОВИ ФІЗИЧНОГО ВИХОВАННЯ ДІТЕЙ СТАРШОГО ДОШКІЛЬНОГО ВІКУ У ВЗАЄМОДІЇ ДОШКІЛЬНОГО НАВЧАЛЬНОГО ЗАКЛАДУ І СІМ’Ї 202 KB
  Трансформаційні процеси у сучасному суспільстві висувають нові вимоги до системи освіти загалом та фізичного виховання дітей зокрема. Економічні й політичні реформи в Україні здійснюються на тлі загострення проблеми захворюваності дітей яка зросла за багатьма показниками: лише третина сучасних...
72040. КРИМСЬКОТАТАРСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ РУХ ЯК СУБ’ЄКТ ПОЛІТИЧНОГО ПРОЦЕСУ В КРИМУ 163 KB
  В останні два десятиліття проблема повернення та облаштування кримських татар питання політикоправового статусу кримсько-татарського народу виступають найважливішими чинниками етнополітичної ситуації на півострові визначаючи діяльність кримсько-татарського національного...
72041. ПІДГОТОВКА МАЙБУТНІХ УЧИТЕЛІВ ПОЧАТКОВИХ КЛАСІВ ДО РОЗВИТКУ ПІЗНАВАЛЬНИХ ІНТЕРЕСІВ УЧНІВ У ПРОЦЕСІ НАВЧАННЯ МАТЕМАТИКИ 865.5 KB
  У державних та міжнародних документах з проблем вищої освіти наголошується на необхідності формування нової генерації педагогічних кадрів, підготовленої до якісного забезпечення освітніх потреб особистості, розвитку її інтелектуального та культурного потенціалу.
72042. ОБГРУНТУВАННЯ ПАРАМЕТРІВ І УДОСКОНАЛЕННЯ СИСТЕМИ ВІДСІЧЕННЯ КОНВЕРТЕРНОГО ШЛАКУ ЕЛЕМЕНТАМИ ПОПЛАВКОВОГО ТИПУ ПРИ ВИПУСКУ СТАЛІ 3.67 MB
  Мінімізація кількості кінцевого шлаку що потрапляє в розливний ківш під час випуску металу з кисневого конвертера є важливим технологічним завданням від успішного вирішення якого значною мірою залежать ефективність подальшої позапічної обробки сталі і виробничі витрати зумовлені...