क्वार्ट्ज रेझोनेटर: उद्देश, अनुप्रयोग, कृतीचे सिद्धांत, वापरण्याची वैशिष्ट्ये

क्वार्ट्ज रेझोनेटर कशासाठी आहेत?

आधुनिक डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक्स, मायक्रोप्रोसेसर आणि मायक्रोकंट्रोलर्ससह पूर्ण, घड्याळाच्या दोलनांशिवाय अकल्पनीय आहेत. आणि जेथे घड्याळाची दोलन प्राप्त होते, तेथे जनरेटर आणि दोलन प्रणालीचे कार्य असते आणि जेथे दोलन प्रणाली असते तेथे अनुनाद घटना आणि गुणवत्तेचा घटक सारखे महत्त्वाचे पॅरामीटर दोन्ही अपरिहार्यपणे दिसून येतील. येथे आपल्याला क्वार्ट्ज रेझोनेटर्स (ऑसिलेटर) ची ओळख करून दिली आहे.

क्वार्ट्ज रेझोनेटर (क्वार्ट्ज) हा विद्युत चुंबकीय दोलनांचा एक जनरेटर आहे ज्यामध्ये उच्च वारंवारता स्थिरता असते, जी क्वार्ट्ज प्लेटच्या पायझोइलेक्ट्रिक आणि यांत्रिक गुणधर्मांचा वापर करते.

ऑपरेशनच्या तत्त्वानुसार, क्वार्ट्ज रेझोनेटर क्वार्ट्ज वारंवारता स्थिरीकरणासह एक ऑसिलेटर आहे. अशा जनरेटरचा वापर उपकरणे, वारंवारता आणि वेळ मानके, क्वार्ट्ज घड्याळे, तसेच विविध इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांमध्ये मोजण्यासाठी अत्यंत स्थिर मास्टर जनरेटर म्हणून केला जातो.

क्वार्ट्ज रेझोनेटर्सचा तोटा असा आहे की ते केवळ क्वार्ट्जच्या रेझोनंट फ्रिक्वेन्सीद्वारे निर्धारित केलेल्या निश्चित फ्रिक्वेन्सीवरच निर्माण करू शकते आणि व्यावहारिकरित्या वारंवारता ट्यूनिंगला परवानगी देत ​​​​नाही.

सर्व क्वार्ट्ज रेझोनेटर सर्किट्स त्यांच्यामध्ये कोणत्या क्वार्ट्ज रेझोनान्स (समांतर किंवा मालिका) वापरल्या जातात त्यानुसार दोन मोठ्या गटांमध्ये विभागले गेले आहेत. सर्वात व्यापक क्वार्ट्ज रेझोनेटर सर्किट्स आहेत, ज्यामध्ये क्वार्ट्ज त्याच्या समांतर रेझोनान्स फ्रिक्वेन्सीच्या जवळ कार्य करते.

तर, इलेक्ट्रॉनिक सर्किटमधील क्वार्ट्ज रेझोनेटर हा कोणत्याहीसाठी अजेय पर्याय आहे oscillating सर्किटकॅपेसिटर आणि इंडक्टरचा समावेश आहे. क्वार्ट्ज रेझोनेटर्सचा आउटपुट हा सर्वोच्च क्यू-फॅक्टर आहे. एक चांगला LC सर्किट 300 च्या क्यू-फॅक्टरपर्यंत पोहोचतो, तर क्वार्ट्ज रेझोनेटरचा क्यू-फॅक्टर 10,000,000 पर्यंत पोहोचू शकतो. जसे तुम्ही पाहू शकता, श्रेष्ठता हजारो पटीने आहे. अशा प्रकारे, क्यू-फॅक्टरच्या दृष्टीने कोणत्याही दोलन सर्किटची क्वार्ट्ज रेझोनेटरशी तुलना केली जाऊ शकत नाही.

रेझोनान्स फ्रिक्वेंसीवर तापमानाच्या प्रभावाबद्दल सांगण्याची गरज नाही. त्याच ऑसीलेटिंग सर्किटची रेझोनंट फ्रिक्वेंसी त्यात प्रवेश करणार्‍या कॅपेसिटरच्या TKE (कॅपॅसिटन्सचे तापमान गुणांक) वर जोरदार अवलंबून असते. दुसरीकडे, क्वार्ट्जमध्ये खूप उच्च तापमान स्थिरता आहे, या कारणास्तव क्वार्ट्ज रेझोनेटर विविध उद्देशांसाठी घड्याळ वारंवारता जनरेटरसाठी दोलन स्रोत म्हणून त्यांची स्थिती घट्टपणे धारण करतात.

क्वार्ट्ज रेझोनेटर कसे कार्य करते

क्वार्ट्ज रेझोनेटर कसे कार्य करते आणि कार्य करते हे समजून घेण्यासाठी, ते काय आहे हे लक्षात ठेवणे पुरेसे आहे पायझोइलेक्ट्रिक प्रभाव… कमी-तापमानाच्या क्वार्ट्जच्या स्लॅबची कल्पना करा (सिलिकॉन डायऑक्साइड) क्रिस्टलमधून विशिष्ट प्रकारे कापून.क्रिस्टलमधून वेफर ज्या कोनात कापले जाते ते रेझोनेटरचे इलेक्ट्रोमेकॅनिकल गुणधर्म निर्धारित करतात. या प्लेटला आता दोन्ही बाजूंनी निकेल, प्लॅटिनम, सोने किंवा चांदीचे थर जमा करून इलेक्ट्रोड जोडले जातात आणि त्यांना घनदाट तारा जोडल्या जातात. संपूर्ण रचना एका लहान सीलबंद गृहनिर्माण मध्ये ठेवली आहे.

अशा प्रकारे, एक इलेक्ट्रोमेकॅनिकल ऑसीलेटिंग सिस्टम प्राप्त झाली, ज्यामध्ये (कमी-तापमान क्वार्ट्जच्या नैसर्गिक वैशिष्ट्यांमुळे) एक पायझोइलेक्ट्रिक प्रभाव आहे आणि त्याची स्वतःची रेझोनंट वारंवारता आहे.

जर आता इलेक्ट्रोड्सवर पर्यायी व्होल्टेज लागू केले गेले, ज्याची वारंवारता परिणामी दोलन प्रणालीच्या रेझोनंट वारंवारतेच्या जवळ असेल, तर प्लेट जास्तीत जास्त मोठेपणासह यांत्रिकरित्या आकुंचन आणि विस्तारण्यास सुरवात करेल आणि पायझोइलेक्ट्रिक प्रभावामुळे, जवळ येईल. लागू केलेल्या व्होल्टेजची वारंवारता रेझोनान्सची असते, रेझोनेटरचा प्रतिकार कमी असेल. हे उच्च वारंवारता ऑसिलेटर सर्किटसह क्वार्ट्ज रेझोनेटरचे सादृश्य आहे. परिणाम मूलत: मालिका एलसी सर्किट सारखा आहे.

क्वार्ट्ज रेझोनेटरची वैशिष्ट्ये

क्वार्ट्ज रेझोनेटर समतुल्य सर्किटच्या रूपात दर्शविले जाऊ शकते, ज्यामध्ये C0 हे मेटल केबल धारक आणि इलेक्ट्रोड्सद्वारे तयार होणारी माउंटिंग इलेक्ट्रिकल कॅपेसिटन्स आहे. C1, L आणि R हे प्लेटच्या इलेक्ट्रोमेकॅनिकल गुणधर्मांमुळे प्राप्त झालेल्या वास्तविक दोलन सर्किटचे अॅनालॉग म्हणून थेट इलेक्ट्रोडसह प्लेटचे कॅपेसिटन्स, इंडक्टन्स आणि सक्रिय प्रतिकार आहेत.

जर आपण सर्किटमधून माउंटिंग कॅपॅसिटन्स C0 वगळले, तर आपल्याला स्पष्टपणे एक सीरीज़ ऑसीलेटिंग सर्किट मिळेल.आकृतीमधील रेझोनेटरच्या पदनामाबद्दल, ते प्लेट्समधील क्वार्ट्ज क्रिस्टलचे प्रतीक असलेल्या आयतासह कॅपेसिटरसारखे दिसते.

सोल्डरिंगद्वारे बोर्डवर क्वार्ट्ज रेझोनेटर्सचे असेंब्ली आणि पृथक्करण करण्याच्या प्रक्रियेत, हे लक्षात ठेवले पाहिजे की क्वार्ट्जचे 573 डिग्री सेल्सियसपेक्षा जास्त गरम केल्याने क्रिस्टलच्या पिझोइलेक्ट्रिक गुणधर्मांचे नुकसान होते.