Кварцовий резонатор: принцип роботи і область застосування

З моменту винаходу генератора частоти пройшловже чимало часу. Розробники зіткнулися з безліччю проблем на цьому шляху. Метою проектувальників всієї планети було створення генератора, який був би здатний видавати на виході стабільну частоту. Саме на ній і базується робота цифрових пристроїв: комп'ютерів, мікропроцесорів, кварцових годин і т.д. Отримання стабільної частоти, яка не залежить від таких параметрів, як температура або час роботи, означало прорив в побудові електронних схем і можливість проектувати нові електронні пристрої. Ситуація кардинально змінилася з того моменту, коли з'явився кварцовий резонатор. Це невелике компактне пристрій дозволяє "творити чудеса" в електроніці.

Схемні рішення, в яких став використовуватисякварцовий резонатор, виявилися настільки вдалими, що цей пристрій міцно увійшло в розряд найбільш затребуваних при проектуванні і розробці електронних схем. З розвитком цифрових пристроїв спостерігається стійка тенденція все більше застосовувати кварцовий резонатор. Принцип роботи досить простий і заснований на зворотному п'єзоелектричного ефекту. Іншими словами, якщо на його вихід подати змінну напругу, то це призведе до зсуву фаз, так як при спаді напівхвилі пристрій починає віддавати накопичену механічну енергію. Цей ефект і був помічений розробниками цього дивного елемента.

Кожен кристал, з якого виготовлений кварцовийрезонатор, має свої механічними властивостями. Вони в свою чергу впливають на такий параметр, як частота приладу. Давайте уявимо, що за допомогою нескладної схеми ми імітуємо умови, при яких буде працювати прилад. Починаємо поступово збільшувати частоту. У певний момент ми досягнемо певного зсуву фаз між подає напругою, і віддається кварцом. Зі збільшенням частоти ми зможемо ввести схему в резонанс - власне, звідси і походження самої назви пристрою.

Мініатюрні пристрої на основі резонаторівшироко застосовуються в радіоелектроніці. Хорошим прикладом цього можуть послужити вимірювальні мікрозонди, гетеродина. З їх допомогою з'явилися стабільні і надійні пристрої. У популярній грі "полювання на лисиць" використовуються прилади на основі цих елементів.

Всім відомі кварцові годинники містять кварцовийрезонатор, який і є стійким джерелом імпульсів. Підраховуючи ці імпульси можна сформувати секундний сигнал, необхідний для роботи цього відомого в усьому світі пристрої.

Сучасна електроніка не може відмовитися відзастосування цього дивного приладу. Цікаво, як би став працювати ваш комп'ютер, якщо б генератор імпульсів опорної частоти в процесорі раптом став видавати нестабільну частоту? Це призвело б до неправильної роботи всієї системи, і, швидше за все, до її зависання.

Так званий резонатор кварцовий є "серцем" практично будь-якого цифрового приладу. Без нього перестане працювати комп'ютер або ноутбук, не стане інтернету і мобільного зв'язку.

Також варто відзначити, що розвиток цих пристроїв йде по шляху мінімізації габаритів і збільшення робочої частоти.