Электронные компоненты
Кварцевый резонатор
На основе работы генераторов базируется работа цифровых устройств: компьютеров, микропроцессоров, кварцевых часов и т.д.
Генераторов существует много: RC, LC, блокинг-генераторы (про это подробнее в категории электронные устройства), но самая главная задача у всех их- это получение стабильной генерации. То есть получение стабильной частоты, которая не зависела-бы от таких параметров, как температура или время работы. И это стало возможным с появлением кварцевых резонаторов.
Принцип работы достаточно простой и основан на обратном пьезоэлектрическом эффекте. Иными словами, если на его выход подать переменное напряжение, то это приведет к сдвигу фаз, так как при спаде полуволны устройство начинает отдавать запасенную механическую энергию.
Каждый кристалл, из которого изготовлен кварцевый резонатор, обладает своими механическими свойствами. Они в свою очередь влияют на такой параметр, как частота прибора. Давайте представим, что с помощью несложной схемы мы имитируем условия, при которых будет работать прибор. Начинаем постепенно увеличивать частоту. В определенный момент мы достигнем определенного сдвига фаз между подающим напряжением, и отдаваемым кварцем. С увеличением частоты мы сможем ввести схему в резонанс – собственно, отсюда и происхождение самого названия устройства.
обозначение кварцевого резонатора на схемах
На электрических схемах кварцевый резонатор обозначается так:
История изобретения кварцевого резонатора
Пьезоэлектрический эффект был впервые открыт братьями Жаком и Пьером Кюри в 1880 году.
Поль Ланжевен впервые использовал этот эффект в часовом резонаторе гидролокатора перед первой мировой войной. Первый кристальный резонатор, работающий на сегнетовой соли, был изготовлен в 1917 году и запатентован в 1918 году Александром М. Николсоном (Alexander M. Nicholson) из компании Bell Telephone Laboratories, хотя это оспаривалось Уолтером Гейтоном Кэди (Walter Guyton Cady), который изготовил кварцевыйрезонатор в 1921 году. Некоторые улучшения в кварцевые резонаторы вводились позже Льюисом Эссеном и Джорджом Вашингтоном Пирсом (George Washington Pierce).
Первые стабильные по частоте кварцевые резонаторы были разработаны в 1920—30-х годах. Начиная с 1926 года, кварцевые резонаторы на радиостанциях использовались в качестве задающих несущую частоту элементов. В то же время резко возросло количество компаний, начавших выпускать кварцевые резонаторы; только до 1939 года в США было выпущено более чем 100 000 ед.