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석영 공진기를 확인하는 방법 - 확인용 테스터. 석영 공진기 구조, 작동 원리, 확인 방법 주파수 측정기로 석영 공진기 확인

진동은 현대 세계에서 가장 중요한 역할 중 하나입니다. 그래서 우리 주변의 모든 것이 단지 파동일 뿐이라고 주장하는 소위 끈 이론도 있습니다. 그러나 이 지식을 사용하는 다른 옵션이 있으며 그 중 하나는 석영 공진기입니다. 모든 장비가 주기적으로 고장나는 경우가 있으며 예외는 아닙니다. 부정적인 사고가 발생한 후에도 여전히 정상적으로 작동하는지 어떻게 확인할 수 있습니까?

석영 공진기에 대해 한마디 해보자

석영 공진기는 인덕턴스와 커패시턴스를 기반으로 한 발진 회로와 유사합니다. 그러나 첫 번째에 찬성하여 그들 사이에는 차이가 있습니다. 알려진 바와 같이, 품질 계수의 개념은 발진 회로를 특성화하는 데 사용됩니다. 석영 기반 공진기에서는 10 5 -10 7 범위의 매우 높은 값에 도달합니다. 또한 온도 변화 시 전체 회로에 대해 더 효율적이므로 커패시터와 같은 부품의 수명이 길어집니다. 다이어그램에서 석영 공진기의 지정은 수직으로 위치한 직사각형 형태이며 양면에 플레이트로 "샌드위치"되어 있습니다. 도면에서 외부적으로는 커패시터와 저항기의 하이브리드와 유사합니다.

석영 공진기는 어떻게 작동합니까?

판, 링 또는 막대는 석영 크리스탈에서 절단됩니다. 전도성 스트립인 두 개 이상의 전극이 여기에 적용됩니다. 플레이트는 고정되어 있으며 자체 기계적 진동 공진 주파수를 가지고 있습니다. 전극에 전압을 가하면 압전 효과(석영을 절단하는 방법에 따라 다름)로 인해 압축, 전단 또는 굽힘이 발생합니다. 이러한 경우 진동 수정은 인덕터처럼 작동합니다. 공급되는 전압의 주파수가 자연 값과 같거나 매우 가까우면 작동을 유지하는 데 상당한 차이가 있을 때 더 적은 에너지가 필요합니다. 이제 주요 문제를 강조하는 단계로 넘어갈 수 있습니다. 이것이 바로 석영 공진기에 관한 이 기사가 작성되는 이유입니다. 기능을 확인하는 방법은 무엇입니까? 3가지 방법이 선택되었으며 이에 대해 논의하겠습니다.

방법 1번

여기서 KT368 트랜지스터는 발전기 역할을 합니다. 주파수는 석영 공진기에 의해 결정됩니다. 전원이 공급되면 발전기가 작동하기 시작합니다. 주 공진 주파수와 동일한 임펄스를 생성합니다. 이들 시퀀스는 C3(100r)로 지정된 커패시터를 통과합니다. DC 구성 요소를 필터링한 다음 펄스 자체를 두 개의 D9B 다이오드와 다음 수동 요소(커패시터 C4(1n), 저항 R3(100k) 및 마이크로 전류계)로 구성된 아날로그 주파수 측정기로 전송합니다. 다른 모든 요소는 회로의 안정성을 보장하고 소진되는 일이 없도록 하는 역할을 합니다. 설정된 주파수에 따라 커패시터 C4의 전압이 변경될 수 있습니다. 이는 상당히 대략적인 방법이며 장점은 간편하다는 것입니다. 따라서 전압이 높을수록 공진기의 주파수가 높아집니다. 그러나 특정 제한 사항이 있습니다. 대략 3~10MHz 범위 내에 있는 경우에만 이 회로에서 시도해야 합니다. 이 값을 초과하는 석영 공진기 테스트는 일반적으로 아마추어 무선 전자 장치에 속하지 않지만 아래에서는 범위가 1-10MHz인 도면을 고려합니다.

방법 번호 2

정확도를 높이려면 주파수 측정기나 오실로스코프를 생성기 출력에 연결할 수 있습니다. 그러면 Lissajous 수치를 사용하여 원하는 지표를 계산할 수 있습니다. 그러나 그러한 경우 석영은 고조파와 기본 주파수 모두에서 여기되어 결과적으로 상당한 편차가 발생할 수 있다는 점을 명심하십시오. 아래 다이어그램(이 다이어그램과 이전 다이어그램)을 살펴보세요. 보시다시피 빈도를 찾는 방법에는 여러 가지가 있으며 여기에서 실험을 해야 합니다. 가장 중요한 것은 안전 예방 조치를 따르는 것입니다.

두 개의 석영 공진기를 동시에 확인

이 회로를 사용하면 1~10MHz 범위 내에서 작동하는 두 개의 석영 저항기가 작동하는지 확인할 수 있습니다. 또한 덕분에 주파수 사이를 오가는 충격 신호를 인식할 수 있습니다. 따라서 성능을 결정할 수 있을 뿐만 아니라 성능 측면에서 서로 가장 적합한 석영 저항기를 선택할 수도 있습니다. 회로는 두 개의 마스터 발진기로 구현됩니다. 첫 번째는 ZQ1 석영 공진기와 함께 작동하며 KT315B 트랜지스터에서 구현됩니다. 작동을 확인하려면 출력 전압이 1.2V보다 커야 하며 SB1 버튼을 누릅니다. 표시된 표시기는 하이 레벨 신호와 논리 신호에 해당합니다. 석영 공진기에 따라 테스트에 필요한 값을 늘릴 수 있습니다(메커니즘 사용에 대한 공식 지침에서 권장하는 값까지 테스트할 때마다 전압을 0.1A-0.2V씩 늘릴 수 있습니다). 이 경우 출력 DD1.2는 1, DD1.3은 0이 됩니다. 또한 수정 발진기의 작동을 나타내기 위해 HL1 LED가 켜집니다. 두 번째 메커니즘은 유사하게 작동하며 HL2에서 보고됩니다. 동시에 시작하면 HL4 LED도 켜집니다.

두 발전기의 주파수를 비교할 때 DD1.2 및 DD1.5의 출력 신호는 DD2.1 DD2.2로 전송됩니다. 두 번째 인버터의 출력에서 ​​회로는 성능을 비교하기 위해 펄스 폭 변조 신호를 수신합니다. HL4 LED를 깜박이면 이를 시각적으로 확인할 수 있습니다. 정확도를 높이기 위해 주파수 측정기 또는 오실로스코프가 추가됩니다. 실제 표시기가 킬로헤르츠만큼 다른 경우 더 높은 주파수의 석영을 결정하려면 SB2 버튼을 누르십시오. 그러면 첫 번째 공진기의 값이 줄어들고 광 신호 비트의 톤이 낮아집니다. 그렇다면 우리는 ZQ1이 ZQ2보다 주파수가 더 높다고 자신있게 말할 수 있습니다.

수표의 특징

항상 확인할 때:

  1. 석영 공진기와 함께 제공된 지침을 읽으십시오.
  2. 안전 예방조치를 따르세요.

가능한 실패 원인

석영 공진기를 비활성화하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 향후 문제를 피하기 위해 가장 인기 있는 몇 가지 사항에 익숙해지는 것이 좋습니다.

  1. 높은 곳에서 떨어진다. 가장 인기있는 이유. 기억하십시오: 항상 작업 영역을 정돈하고 행동을 모니터링해야 합니다.
  2. 일정한 전압이 존재합니다. 일반적으로 석영 공진기는 이를 두려워하지 않습니다. 그러나 선례가있었습니다. 기능을 확인하려면 1000mF 커패시터를 직렬로 연결하십시오. 이 단계를 수행하면 다시 작동하거나 부정적인 결과를 피할 수 있습니다.
  3. 신호 진폭이 너무 큽니다. 이 문제는 다양한 방법으로 해결할 수 있습니다.
  • 석영의 기계적 공진의 주요 지표와 다르도록 생성 주파수를 약간 옆으로 이동하십시오. 이것은 더 복잡한 옵션입니다.
  • 발전기 자체에 전력을 공급하는 볼트 수를 줄입니다. 이것은 더 쉬운 옵션입니다.
  • 석영 공진기가 실제로 고장난 것인지 확인하십시오. 따라서 활성 감소의 원인은 플럭스나 이물질일 수 있습니다(이 경우 철저히 청소해야 합니다). 또한 단열재를 너무 적극적으로 사용하여 특성을 상실했을 수도 있습니다. 이 점을 확인하려면 KT315에 "3점"을 납땜하고 축으로 확인할 수 있습니다(동시에 활동을 비교할 수 있음).

결론

이 기사에서는 석영 공진기의 주파수와 같은 전기 회로 요소의 성능과 그 특성을 확인하는 방법에 대해 논의했습니다. 필요한 정보를 설정하는 방법과 작동 중 실패할 수 있는 이유에 대해 논의했습니다. 그러나 부정적인 결과를 피하기 위해 항상 깨끗한 머리로 작업하십시오. 그러면 석영 공진기의 작동이 덜 방해받을 것입니다.

현대 디지털 기술은 높은 정밀도를 요구하므로 오늘날 일반 사람의 시선을 사로잡는 거의 모든 디지털 장치 내부에 석영 공진기가 포함되어 있다는 것은 전혀 놀라운 일이 아닙니다.

신뢰할 수 있고 안정적인 고조파 진동 소스로서 다양한 주파수의 석영 공진기가 필요합니다. 그래야 디지털 마이크로컨트롤러가 기준 주파수에 의존하여 향후 디지털 장치 작동 중에 기준 주파수와 함께 작동할 수 있습니다. 따라서 석영 공진기는 발진 LC 회로를 안정적으로 대체할 수 있습니다.

과 로 구성된 간단한 발진 회로를 고려하면 회로에서 이러한 회로의 품질 계수가 300을 초과하지 않을 것이며 또한 커패시터의 커패시턴스가 주변 온도에 따라 부동한다는 것이 금방 분명해질 것입니다. 인덕턴스로 인해 발생합니다.

커패시터와 코일에는 TKE(커패시턴스 온도 계수) 및 TKI(인덕턴스 온도 계수)와 같은 매개변수가 있어 이러한 구성 요소의 주요 매개변수가 온도 변화에 따라 어떻게 변하는지 보여줍니다.

발진 회로와 달리 석영 기반 공진기는 발진 회로에 도달할 수 없는 품질 계수를 가지며 이는 10,000에서 10,000,000 사이의 값으로 측정되며 주파수는 모든 온도 값에서 일정하게 유지되기 때문에 석영 공진기의 온도 안정성에 대해서는 의문의 여지가 없습니다. , 일반적으로 -40°C ~ +70°C 범위입니다.

따라서 높은 온도 안정성과 품질 요소로 인해 석영 공진기는 무선 엔지니어링 및 디지털 전자 장치 전반에 걸쳐 사용됩니다.

클록 주파수를 설정하려면 항상 신뢰할 수 있는 클록 생성기가 필요하며, 이 생성기는 항상 고주파수, 더욱이 고정밀도가 필요합니다. 이것이 바로 석영 공진기가 구출되는 곳입니다. 물론 일부 응용 분야에서는 품질 계수가 1000인 압전 세라믹 공진기를 사용할 수 있으며 이러한 공진기는 전자 장난감 및 가정용 라디오에는 충분하지만 보다 정밀한 장치에는 석영이 필요합니다.

석영 공진기의 작동은 석영 판에 나타나는 에너지를 기반으로 합니다. 석영은 이산화규소(SiO2)의 다형체이며 자연에서 결정과 자갈의 형태로 발견됩니다. 자유 형태의 지각에는 약 12%의 석영이 포함되어 있으며, 또한 석영은 다른 광물과의 혼합물 형태로도 포함되어 있으며 일반적으로 지각에는 60% 이상의 석영(질량 분율)이 포함되어 있습니다.

압전 특성이 뚜렷한 저온 석영은 공진기를 만드는 데 적합합니다. 화학적으로 석영은 매우 안정적이며 불산에만 용해될 수 있습니다. 석영은 오팔보다 단단하지만 다이아몬드만큼 단단하지는 않습니다.

석영 판을 만들 때 엄격하게 지정된 각도로 수정 조각을 잘라냅니다. 절단 각도에 따라 생성된 석영 판의 전기 기계적 특성이 달라집니다.

이로 인해 자체 공진 주파수를 갖는 진동 시스템이 생성되고, 이러한 방식으로 얻은 석영 공진기는 전기 기계 매개변수에 의해 결정되는 자체 공진 주파수를 갖습니다.

이제 플라스틱의 금속 전극에 특정 공진 주파수의 교류 전압을 가하면 공진 현상이 나타나며 판의 고조파 진동의 진폭이 매우 크게 증가합니다. 이 경우 공진기의 저항이 크게 감소합니다. 즉, 프로세스는 직렬 발진 회로에서 발생하는 것과 유사합니다. 이러한 "진동 회로"의 높은 품질 요소로 인해 공진 주파수에서 여기하는 동안 에너지 손실은 무시할 수 있습니다.

등가 회로에서: C2 - 홀더가 있는 플레이트의 정적 전기 용량, L - 인덕턴스, C1 - 커패시턴스, R - 설치된 석영 플레이트의 전기 기계적 특성을 반영하는 저항. 장착 요소를 제거하면 직렬 LC 회로만 남게 됩니다.

인쇄 회로 기판에 설치하는 동안 석영 공진기는 과열될 수 없습니다. 그 이유는 디자인이 매우 취약하기 때문입니다. 과열로 인해 전극과 홀더가 변형될 수 있으며 이는 완성된 장치의 공진기 작동에 확실히 영향을 미칩니다. 석영을 5730°C로 가열하면 압전 특성이 완전히 사라지지만, 다행스럽게도 납땜 인두를 사용하여 이 온도까지 가열하는 것은 불가능합니다.

다이어그램에서 석영 공진기의 지정은 플레이트(석영판) 사이에 직사각형이 있고 "ZQ" 또는 "Z"라는 문자가 있는 커패시터 지정과 유사합니다.

석영 공진기의 손상 원인은 설치된 장치의 낙하 또는 강한 충격으로 인해 공진기를 동일한 공진 주파수를 가진 새 것으로 교체해야 하는 경우가 많습니다. 이러한 손상은 쉽게 떨어뜨리는 소형 장치의 경우 일반적입니다. 그러나 통계에 따르면 석영 공진기에 대한 이러한 손상은 극히 드물며 장치의 오작동은 다른 이유로 인해 발생하는 경우가 더 많습니다.

석영 공진기의 서비스 가능성을 확인하려면 공진기의 기능을 검증할 뿐만 아니라 공진 주파수를 확인하는 데 도움이 되는 작은 프로브를 조립할 수 있습니다. 프로브 회로는 일반적인 단일 트랜지스터 수정 발진기 회로입니다.

베이스와 마이너스 사이의 공진기를 켠 후(공진기 단락이 발생한 경우 보호 커패시터를 통해 사용할 수 있음) 남은 것은 주파수 측정기로 공진 주파수를 측정하는 것뿐입니다. 이 회로는 진동 회로를 사전 조정하는 데에도 적합합니다.

회로가 켜지면 작동하는 공진기가 진동 생성에 기여하고 트랜지스터의 이미터에서 교류 전압을 관찰할 수 있으며, 그 주파수는 테스트 중인 석영 공진기의 주요 공진 주파수에 해당합니다.

주파수 측정기를 프로브 출력에 연결하면 사용자는 이 공진 주파수를 관찰할 수 있습니다. 주파수가 안정적이고 납땜 인두로 공진기를 약간 가열해도 강한 주파수 드리프트가 발생하지 않으면 공진기가 작동하는 것입니다. 생성이 없거나 주파수가 부동하거나 테스트 중인 구성 요소에 대한 것과 완전히 다른 것으로 판명되면 공진기에 결함이 있으므로 교체해야 합니다.

이 프로브는 발진 회로를 사전 조정하는 데도 편리합니다. 이 경우 커패시터 C1이 필요하지만 공진기를 검사할 때 회로에서 제외할 수 있습니다. 공진기 대신에 회로를 간단히 연결하면 회로도 같은 방식으로 진동을 일으키기 시작한다.

위 회로에 따라 조립된 프로브는 15~20MHz의 주파수에서 매우 잘 작동합니다. 다른 범위의 경우 언제든지 인터넷에서 회로도를 찾을 수 있습니다. 다행스럽게도 개별 구성 요소와 마이크로 회로 모두에 회로도가 많이 있습니다.

발전기 란 무엇입니까? 발전기는 본질적으로 한 유형의 에너지를 다른 유형의 에너지로 변환하는 장치입니다. 전자공학에서는 '전기에너지 발생기, 주파수 발생기' 등의 말을 자주 들을 수 있습니다.

수정 발진기는 주파수 발생기이며 다음을 포함합니다. 기본적으로 수정 발진기는 두 가지 유형으로 제공됩니다.

사인파 신호를 생성할 수 있는 것

구형파 신호를 생성하는 것


전자공학에서 가장 일반적으로 사용되는 신호는 구형파입니다.

피어스의 계획

공진 주파수에서 석영을 여기시키기 위해서는 회로를 조립해야 합니다. 흥미로운 석영을 위한 가장 간단한 회로는 고전적인 것입니다. 피어스 발생기, 단 하나의 전계 효과 트랜지스터와 4개의 무선 요소로 구성된 작은 하네스로 구성됩니다.


계획이 어떻게 작동하는지에 대한 몇 마디. 회로에 긍정적인 피드백이 있고 자체 진동이 나타나기 시작합니다. 그런데 긍정적인 피드백이란 무엇일까요?

학교에서 여러분 모두는 튜브가 있는지 없는지 확인하기 위해 Mantoux 테스트 예방 접종을 받았습니다. 얼마 후 간호사들이 와서 자를 사용하여 이 백신 접종에 대한 피부 반응을 측정했습니다.


이 예방접종을 했을 때는 주사 부위를 긁는 것이 금지되었습니다. 하지만 그때는 아직 새로운 사람이었던 나는 전혀 신경 쓰지 않았습니다. 주사 부위를 조용히 긁기 시작하자마자 더 긁고 싶었습니다.) 그래서 백신을 긁는 손의 속도는 최대 15Hz의 주파수로 손을 진동시킬 수 있었기 때문에 어느 정도 정점에 이르렀습니다. . 예방 접종으로 팔이 바닥까지 부풀어 올랐습니다.)) 그리고 한번도 결핵 의심으로 헌혈하러 데려 갔지만 결과적으로 찾지 못했습니다. 그것은 놀라운 일이 아닙니다 ;-).

그렇다면 내가 여기서 생활에서 겪은 농담을 말하는 이유는 무엇입니까? 사실 이 옴 예방접종은 가장 긍정적인 피드백입니다. 즉, 만지지 않는 한 긁고 싶지 않았습니다. 그런데 가만히 긁다보니 더 가렵기 시작해서 더 긁기 시작하고, 더 가렵기 시작하는 식이었습니다. 팔에 물리적 제약이 없었다면 접종 부위는 이미 살까지 닳았을 게 분명하다. 하지만 나는 특정한 최대 주파수로만 손을 흔들 수 있었습니다. 따라서 동일한 원리가 석영 발진기에 적용됩니다 ;-). 약간의 충격을 가하면 가속이 시작되고 병렬 공진 주파수에서만 정지됩니다 ;-). 이를 '물리적 한계'라고 부르겠습니다.

우선 인덕터를 선택해야 합니다. 토로이달 코어를 취하고 MGTF 와이어에서 몇 바퀴 감았습니다.


전체 프로세스는 LC 미터를 사용하여 제어되었으며 다이어그램에서와 같이 공칭 값인 2.5mH를 달성했습니다. 충분하지 않으면 턴을 더 추가하고, 너무 많이 하면 턴을 줄였습니다. 그 결과 다음과 같은 인덕턴스를 달성했습니다.


정확한 이름은 입니다.

왼쪽에서 오른쪽으로 핀 배치: 드레인 – 소스 – 게이트


작은 서정적 여담.

그래서 우리는 석영 발진기를 조립하고 전압을 가했으며 남은 것은 집에서 만든 발전기의 출력에서 ​​​​신호를 제거하는 것뿐입니다. 디지털 오실로스코프가 작동합니다


우선, 나는 석영을 내가 가지고 있는 가장 높은 주파수인 32,768 메가헤르츠로 가져갔습니다. 시계 석영(아래에서 설명)과 혼동하지 마십시오.


오실로스코프의 왼쪽 하단 모서리에 주파수가 표시됩니다.


보시다시피 32.77 메가헤르츠입니다. 가장 중요한 것은 석영이 살아 있고 회로가 작동한다는 것입니다!

주파수가 27MHz인 석영을 살펴보겠습니다.


내 판독 값이 뛰어 다니고있었습니다. 내가 관리한 것을 스크린샷으로 찍었습니다.


빈도도 어느 정도 정확하게 표시되었습니다.

글쎄요, 제가 가지고 있는 다른 모든 석영도 같은 방식으로 확인합니다.

다음은 16MHz에서의 석영 오실로그램입니다.


오실로스코프는 정확히 16MHz의 주파수를 보여주었습니다.

여기에서는 석영을 6MHz로 설정했습니다.


정확히 6MHz

4MHz에서:


다 괜찮아.

글쎄, 1MHz에서 또 다른 소련의 것을 살펴 보겠습니다. 다음과 같이 보입니다.


맨 위에는 1000킬로헤르츠 = 1메가헤르츠라고 적혀 있습니다 ;-)


오실로그램을 살펴보겠습니다.


노동자!

정말로 원한다면 중국 발전기 주파수 측정기를 사용하여 주파수를 측정할 수도 있습니다.


400헤르츠 오류는 구소련 석영의 경우 그다지 크지 않습니다. 하지만 물론 일반 전문 주파수 측정기를 사용하는 것이 더 좋습니다 ;-)

아워 쿼츠

시계 석영을 사용하면 Pierce 방식에 따른 석영 발진기가 작동을 거부했습니다.


“이건 무슨 시계 쿼츠예요?” - 물어. 시간형 석영은 주파수가 32,768Hz인 석영입니다. 왜 그렇게 이상한 주파수를 가지고 있습니까? 요점은 32,768이 2 15라는 것입니다. 이 석영은 15비트 카운터 칩과 쌍을 이룹니다. 이것이 K176IE5 마이크로 회로입니다.

이 마이크로 회로의 작동 원리는 다음과 같습니다.32,768개의 펄스를 계산한 후 다리 중 하나에 펄스를 방출합니다. 32,768 헤르츠 석영 크리스털의 이 펄스는 나타납니다. 정확히 초당 한 번. 기억하시겠지만, 초당 한 번씩 진동하는 것은 1헤르츠입니다. 즉, 이 구간에서 펄스는 1Hz의 주파수로 발행됩니다. 그렇다면 시계에 사용하면 어떨까요? 여기서 이름이 유래되었습니다.

현재 손목시계 및 기타 모바일 장치에 이 카운터와 석영 공진기가 하나의 칩에 내장되어 있으며 초를 계산하는 것뿐만 아니라 알람 시계, 달력 등과 같은 다양한 기능도 제공합니다. 이러한 미세 회로를 RTC (아르 자형일 티나는 씨잠금) 또는 부르주아 실시간 시계에서 번역되었습니다.

구형파용 피어스 회로

이제 Peirce의 계획으로 돌아가 보겠습니다. 이전 피어스 회로는 정현파 신호를 생성합니다.

그러나 구형파에 대해 수정된 피어스 회로도 있습니다.

그리고 여기 그녀가 있습니다:

일부 무선 요소의 값은 상당히 넓은 범위에서 변경될 수 있습니다. 예를 들어 커패시터 C1과 C2의 범위는 10~100pF일 수 있습니다. 여기서 규칙은 다음과 같습니다. 석영 주파수가 낮을수록 커패시터의 커패시턴스가 작아야 합니다. 시계 크리스탈의 경우 커패시터는 15-18pF의 공칭 값으로 공급될 수 있습니다. 석영의 주파수가 1~10MHz인 경우 22~56pF로 설정할 수 있습니다. 귀찮게하고 싶지 않다면 22pF 용량의 커패시터를 설치하십시오. 당신은 정말 잘못 갈 수 없습니다.

또한 주목해야 할 작은 팁: 커패시터 C1의 값을 변경하면 매우 미세한 한계 내에서 공진 주파수를 조정할 수 있습니다.

저항 R1은 1에서 20 MOhm으로, R2는 0에서 100 kOhm으로 변경할 수 있습니다. 여기에도 규칙이 있습니다. 석영 주파수가 낮을수록 이러한 저항기의 값이 커지고 그 반대의 경우도 마찬가지입니다.

회로에 삽입할 수 있는 최대 크리스털 주파수는 CMOS 인버터의 속도에 따라 달라집니다. 나는 74HC04 칩을 가져갔습니다. 그다지 빠르게 행동하는 것은 아닙니다. 6개의 인버터로 구성되어 있지만 여기서는 인버터를 하나만 사용하겠습니다.


핀아웃은 다음과 같습니다.

이 회로에 시계 석영을 연결하면 오실로스코프는 다음과 같은 오실로그램을 생성합니다.


그런데 다이어그램의 이 부분에서 생각나는 것이 있나요?

이 부분은 AVR 마이크로컨트롤러의 클록에 사용되는 회로가 아닌가요?

그녀는 바로 그 사람입니다! 회로에서 누락된 요소가 이미 MK 자체에 있다는 것입니다. ;-)

수정 발진기의 장점

석영 주파수 발진기의 장점은 고주파 안정성입니다. 기본적으로 공칭 값에서 10 -5 - 10 -6이거나 종종 말하는 것처럼 ppm(영어에서)입니다. 백만분율)- 백만 분의 1, 즉 100만 분의 1 또는 숫자 10 -6입니다. 석영 발진기의 한 방향 또는 다른 방향의 주파수 편차는 주로 주변 온도의 변화 및 석영의 노화와 관련이 있습니다. 석영이 노화됨에 따라 석영 발진기의 주파수는 공칭 값에서 약 1.8x10 -7 씩 매년 조금씩 감소합니다. 예를 들어 주파수가 10메가헤르츠(10,000,000헤르츠)인 석영을 회로에 넣으면 1년 안에 주파수가 약 2헤르츠 정도 감소할 것입니다.-) 꽤 견딜 수 있다고 생각합니다.

현재 석영 발진기는 완전한 모듈 형태로 생산됩니다. 이러한 발전기를 생산하는 일부 회사는 공칭 값에서 최대 10 -11의 주파수 안정성을 달성합니다! 완성된 모듈은 다음과 같습니다.


그 쯤

이러한 수정 발진기 모듈에는 주로 4개의 출력이 있습니다. 다음은 정사각형 수정 발진기의 핀아웃입니다.

그 중 하나를 확인해 보겠습니다. 1MHz라고 써있네요


그의 뒷모습은 다음과 같습니다.


핀아웃은 다음과 같습니다.

플러스 8과 마이너스 4로 3.3에서 5볼트까지 일정한 전압을 적용함으로써 출력 5에서 석영 발진기에 기록된 주파수, 즉 1MHz의 깨끗하고 부드럽고 아름다운 구형파를 얻었습니다. 아주 작은 방출.


글쎄, 이것은 눈이 아픈 광경입니다!

그리고 중국 발전기 주파수 측정기는 정확한 주파수를 보여주었습니다.


여기에서 우리는 피어스 회로를 설정하는 데 많은 시간과 신경을 낭비하는 것보다 기성품 석영 발진기를 구입하는 것이 더 낫다는 결론을 내립니다. Pierce의 회로는 공진기 테스트 및 다양한 수제 프로젝트에 적합합니다.

나는 바로 이렇게 말하고 싶다. 멀티미터를 사용하여 수정 공진기를 확인할 수 없습니다.. 오실로스코프를 사용하여 석영 공진기를 확인하려면 석영 단자 중 하나에 프로브를 연결하고 다른 하나에는 악어를 연결해야하지만 이 방법이 항상 긍정적인 결과를 가져오는 것은 아닙니다., 다음은 그 이유를 설명합니다.
석영 공진기가 고장나는 주된 이유 중 하나는 평범한 추락이므로 TV 리모콘이나 자동차 알람 열쇠 고리가 작동을 멈 추면 가장 먼저 확인해야 할 일은 그것을 확인하는 것입니다. 오실로스코프 프로브에는 일반적으로 약 100pF의 특정 커패시턴스가 있기 때문에 보드에서 생성을 확인하는 것이 항상 가능한 것은 아닙니다. 즉, 오실로스코프 프로브를 연결할 때 공칭 값이 100pF인 커패시터를 연결합니다. 석영 발진기 회로의 커패시턴스 등급은 수십 및 수백 피코패럿이고 나노패럿인 경우는 드물기 때문에 이러한 커패시턴스를 연결하면 회로의 설계 매개변수에 심각한 오류가 발생하고 그에 따라 생성 오류가 발생할 수 있습니다. 분배기를 10으로 설정하면 프로브 커패시턴스를 20pF로 줄일 수 있지만 이것이 항상 도움이 되는 것은 아닙니다.

위에서 설명한 내용을 바탕으로 석영 공진기를 테스트하려면 오실로스코프 프로브가 생성을 방해하지 않는 회로, 즉 회로가 프로브의 커패시턴스를 감지해서는 안 되는 회로가 필요하다는 결론을 내릴 수 있습니다. 선택은 트랜지스터가 있는 Clapp 생성기에 떨어졌으며 생성이 중단되는 것을 방지하기 위해 이미 터 팔로워가 출력에 연결되었습니다.


보드를 빛에 대면 드릴을 사용하여 깔끔한 반점을 얻을 수 있으며, 드라이버로 드릴하면 거의 깔끔한 것을 볼 수 있습니다. 본질적으로 이것은 패치에 동일한 설치이며 패치만 접착되지 않고 드릴링됩니다.


드릴 사진은 아래에서 볼 수 있습니다.


이제 석영 확인으로 직접 넘어 갑시다. 먼저 4.194304MHz의 석영을 살펴보겠습니다.


8MHz의 석영.


14.31818MHz의 석영.


32MHz의 석영.


고조파에 관해 몇 마디 말씀드리고 싶습니다. 배음- 기본 주파수의 배수인 주파수에서의 진동(수정 공진기의 기본 주파수가 8MHz인 경우, 이 경우 고조파는 24MHz - 3차 고조파, 40MHz - 5차 고조파)의 진동이라고 합니다. 곧. 누군가는 왜 이 예에 홀수 고조파만 있는지 궁금해할 것입니다. 석영은 고조파에도 작동하지 않습니다!!!

32MHz 이상의 주파수를 갖는 석영 공진기는 찾지 못했지만 이 정도의 결과라도 훌륭하다고 볼 수 있습니다.
당연히 초보 무선 아마추어의 경우 값비싼 오실로스코프를 사용하지 않는 방법이 바람직하므로 아래는 LED를 사용하여 석영을 확인하는 다이어그램입니다. 이 회로를 사용하여 테스트할 수 있었던 최대 석영 주파수는 14MHz이고 다음 값은 32MHz였지만 이를 사용하면 생성기가 시작되지 않았지만 14MHz에서 32MHz까지의 간격이 길어서 작동할 가능성이 높습니다. 20MHz까지.

공진기는 특정 조건에서 최대 진폭으로 진동 운동을 할 수 있는 시스템입니다. 석영 공진기 - 일반적으로 평행육면체 모양의 석영 판은 교류가 적용될 때 이러한 방식으로 작동합니다(주파수는 판마다 다릅니다). 이 부품의 작동 주파수는 두께에 따라 결정됩니다. 여기서 의존성은 그 반대입니다. 가장 얇은 플레이트는 가장 높은 주파수를 갖습니다(50MHz를 초과하지 않음).

드문 경우지만 200MHz의 주파수를 달성할 수 있습니다. 이는 배음(주 주파수보다 높은 작은 주파수)을 작업할 때만 허용됩니다. 특수 필터는 석영판의 기본 주파수를 억제하고 다중 배음 주파수를 강조할 수 있습니다.

홀수 고조파(배음의 또 다른 이름)만 작동에 적합합니다. 또한 이를 사용하면 낮은 진폭에서 주파수 판독값이 증가합니다. 일반적으로 최대치는 파도 높이가 9배 감소한 것입니다. 또한, 변화를 감지하는 것이 어려워집니다.

석영은 유전체입니다. 한 쌍의 금속전극과 결합하면 축전기로 변하지만 용량이 작아 측정할 의미가 없다. 다이어그램에서 이 부분은 커패시터 플레이트 사이의 결정 직사각형으로 표시됩니다. 다른 탄성체와 마찬가지로 석영판은 크기에 따라 자체 공진 주파수가 존재하는 것이 특징입니다. 얇은 판은 공진 주파수가 더 높습니다. 결과적으로 기계적 진동의 주파수가 플레이트에 적용되는 교류 전압의 주파수와 일치하는 매개변수를 가진 플레이트를 선택하기만 하면 됩니다. 석영 판은 교류를 사용할 때만 적합합니다. 왜냐하면 직류는 단 한 번의 압축 또는 감압을 유발할 수 있기 때문입니다.

결과적으로 석영은 매우 단순한 공진 시스템(진동 회로에 내재된 모든 특성을 가짐)임이 분명하지만 이것이 작업 품질을 전혀 저하시키지는 않습니다.

석영 공진기가 훨씬 더 효과적입니다. 품질 계수는 10 5 - 10 7입니다. 석영 공진기는 온도 안정성, 내구성 및 제조 가능성으로 인해 커패시터의 전체 서비스 수명을 늘립니다. 부품의 크기가 작아서 사용하기도 더 쉽습니다. 그러나 가장 중요한 장점은 안정적인 주파수를 제공하는 능력입니다.

유일한 단점은 외부 요소의 주파수로 기존 주파수를 조정하는 범위가 좁다는 것입니다.

어쨌든 석영 공진기는 매우 인기가 높으며 시계, 수많은 무선 전자 장치 및 기타 장치에 사용됩니다. 일부 국가에서는 석영판을 보도에 직접 설치해 사람들이 앞뒤로 걷는 것만으로도 에너지를 생산한다.

작동 원리

석영 공진기의 기능은 압전 효과에 의해 제공됩니다. 이 현상은 특정 유형의 결정에 기계적 변형이 발생하는 경우 전하의 출현을 유발합니다(천연 결정에는 석영 및 전기석이 포함됨). 전하의 힘은 변형력에 직접적으로 의존합니다. 이를 직접 압전 효과라고 합니다. 역압전 효과의 핵심은 결정이 전기장에 노출되면 변형된다는 것입니다.

기능성 확인

무브먼트의 쿼츠 상태를 확인하는 몇 가지 간단한 방법이 있습니다. 다음은 그 중 몇 가지입니다.

  1. 공진기의 상태를 정확하게 확인하려면 오실로스코프나 주파수 측정기를 생성기 출력에 연결해야 합니다. 필요한 데이터는 Lissajous 수치를 사용하여 계산할 수 있습니다. 그러나 이러한 상황에서는 초과음 주파수와 기본 주파수 모두에서 석영의 진동 운동을 의도치 않게 여기시키는 것이 가능합니다. 이로 인해 부정확한 측정이 발생할 수 있습니다. 이 방법은 1~10MHz 범위에서 사용할 수 있습니다.
  2. 발전기의 작동 주파수는 석영 공진기에 따라 다릅니다. 에너지가 공급되면 발전기는 주 공진 주파수와 일치하는 펄스를 생성합니다. 이러한 일련의 펄스는 커패시터를 통과하여 DC 성분을 필터링하고 배음만 남기고 펄스 자체는 아날로그 주파수 측정기로 전송됩니다. 두 개의 다이오드, 커패시터, 저항기 및 마이크로 전류계로 쉽게 구성할 수 있습니다. 주파수 판독값에 따라 커패시터의 전압도 변경됩니다. 이 방법 역시 정확하지 않으며 3~10MHz 범위에서만 사용할 수 있습니다.

일반적으로 석영 공진기에 대한 신뢰할 수 있는 테스트는 교체된 경우에만 수행할 수 있습니다. 그리고 최후의 수단으로 메커니즘의 공진기 고장을 의심해야 합니다. 이는 자주 넘어지는 휴대용 전자 제품에는 적용되지 않습니다.