Kwarce

Kwarce

Rezonatory i generatory kwarcowe są zdecydowanie najczęściej stosowanym rozwiązaniem w zakresie taktowania układów cyfrowych i radiowych (RF). Wysoka stabilność częstotliwości, niski koszt, prosta implementacja i stosunkowo niewielkie wymiary sprawiają, że rezonatory kwarcowe są wręcz idealnym źródłem częstotliwości wzorcowej. W znakomitej większości aplikacji dokładność rezonatorów jest wystarczająca – bez konieczności stosowania dodatkowych technik stabilizujących warunki pracy kryształu – zaś do zbudowania oscylatora kwarcowego wystarczą zwykle dwa kondensatory, sam rezonator oraz (opcjonalnie) dodatkowy rezystor. W tej kategorii przedstawiamy szeroką ofertę rezonatorów kwarcowych w obudowach SMD oraz THT.

Czytaj więcej
Rezonator kwarcowy 4.194304MHz niski

Kod: Q4.194304MHZ NISKI

1,00 zł
Rezonator kwarcowy 10.7MHz

Kod: Q10.700MHZ

1,20 zł
Rezonator kwarcowy 16MHz SMD 2 pin

Kod: Q16MHZ SMD HC49/U7S

1,00 zł

Rezonator kwarcowy – zasada działania

Rezonator kwarcowy opiera swoją konstrukcję na niewielkim krysztale kwarcu – minerału na bazie dwutlenku krzemu (SiO2). Jego sposób zamocowania i geometryczna orientacja względem wyprowadzonych na zewnątrz obudowy elektrod pozwala na zachodzenie w krysztale rezonansu, wynikającego z piezoelektrycznych właściwości kwarcu – przyłożone pole elektryczne (w wyniku podłączenia zewnętrznego napięcia) powoduje mechaniczne odkształcenie kryształu, to zaś wywołuje „odpowiedź” elektryczną. Synchroniczne drgania, wspomagane przez zewnętrzny układ elektroniczny, zachowują wysoką stabilność w funkcji temperatury i po „rozruchu” mogą utrzymywać się dowolnie długo, dopóki układ oscylatora jest zasilany z zewnętrznego źródła. W układach zawierających rezonator kwarcowy zastosowanie mają włączone równolegle do rezonatora rezystory od dużej wartości (zwykle rzędu megaomów), czasem spotykane są też rezystory o małej oporności, włączone szeregowo z jednym z wyprowadzeń kwarcu.

Układy pracy i rodzaje rezonatorów kwarcowych

Najczęściej spotykanym w praktyce układem pracy rezonatora kwarcowego jest połączenie z dwoma kondensatorami, których wolne wyprowadzenia podłącza się do masy układu. Obydwie elektrody rezonatora podłączone zostają do układu oscylatora, którym może być w najprostszym przypadku zwykły inwerter cyfrowy (negator) o szybkości przełączania wystarczającej, aby mógł poprawnie pracować z rezonatorem o danej częstotliwości nominalnej. Zadaniem negatora jest synchroniczne „pompowanie” ładunków do kwarcu, co powoduje niejako wzmocnienie jego drgań rezonansowych. Rezonatory występują w wersjach do montażu przewlekanego (THT), jak i powierzchniowego (SMD) – warto wiedzieć, że zasada pracy w obydwu przypadkach jest identyczna, a dla układu oscylatora nie ma żadnego znaczenia typ i rozmiar rezonatora kwarcowego. Podczas zakupu warto zwrócić uwagę, czy producent układu, z którym współpracuje rezonator (np. mikrokontrolera) określił w specyfikacji technicznej pojemność, jaką reprezentuje sobą kwarc – jeżeli tak, należy w miarę możliwości wybrać model, który pasuje do zapisów w nocie katalogowej producenta układu.

Rezonator vs. generator kwarcowy

Na rynku można także spotkać gotowe generatory kwarcowe, które zawierają w swojej strukturze sam rezonator kwarcowy oraz współpracujący z nim układ prostego oscylatora. W bardziej zaawansowanych aplikacjach stosowane są generatory z kompensacją termiczną (TCXO) – znacznie stabilniejsze, niż zwykłe „kwarce” stosowane powszechnie do taktowania mikrokontrolerów oraz układów FPGA. Najdokładniejszą grupą generatorów są oscylatory OCXO – w tym przypadku układ zawiera miniaturową grzałkę oraz termostat, których zadanie polega na aktywnej stabilizacji temperatury pracy kwarcu w celu uzyskania maksymalnej stabilności częstotliwości. Tego typu rozwiązania, stosunkowo drogie i prądożerne (z uwagi na obecność stale włączonej grzałki) są implementowane przede wszystkim w aparaturze pomiarowej (głównie na pasmo RF) oraz wysokiej klasy urządzeniach telekomunikacyjnych, w których niewystarczający okazuje się zwykły rezonator kwarcowy. Jak sprawdzić, z jakim elementem mamy do czynienia? Zwykle wystarcza odczytanie oznaczenia, wygrawerowanego lub nadrukowanego na obudowie rezonatora – w większości przypadków generator będzie umieszczony w większej, najczęściej czterokońcówkowej obudowie, zaś samo oznakowanie jednoznacznie wskaże typ generatora (możliwy do odszukania w internetowych zasobach not katalogowych).