Jak działa rezonator kwarcowy? Przykład zastosowania w generatorze i mikrokontrolerze

Kto mi wyjaśni działanie rezonatora kwarcowego wraz z przykładem zastosowania np. w generatorze czy w systemach mikroprocesorowych?
Wielkie dzięki. Pozdrawiam

Dla swojej częstotliwości rezonansowej ma najmniejszą impedancję w całym paśmie. Dodatnie sprzężenie zwrotne i szeregowo rezonator i masz gotowy generator kwarcowy.
W duuuuużym uproszczeniu.
pzdr

Oto teoria:)

Nie wiem czy to ci sie przyda:
Rezonator kwarcowy to płytka z dwiema elektrodami, taki kondensator z dielektrykiem kwarcowym. Kwarc wykazuje efek piezoelektryczny. tzn. po przyłożeniu napięcia na elektrody drga, i na odwrót, gdy drga wytwarza napięcie. jak kazdy uklad mechaniczny ma swój rezonans własny.

elektrycznie mozna opisac kwarc jako szeregowy ukl rezonansowy RLC i kondensator do tego ekstra równolegle.
Wartosc tej zastępczej indukcyjnosci (ona istnieje tylko tak wirtualnie bo opisujemy uklad mechaniczny) jest bardzo duza (rzędu henrów) i ma duza dobroc dzieki temu, a pojemnosc szeregowa malutka, dolaczona pojemnosc równolegla jest duza w porownaniu z ta poj. szeregowa

wyroznia sie 2 rezonanse kwarcu pochodzace od odpowiednich czesci ukladu:
- rownolegly rezonans
- szeregowy

tylko pomiedzy nimi (tymi rezonansami) kwarc zachowuje sie jak indukcyjnosc o bardzo duzej indukcyjnosci i rosnacej wraz z czestotliwoscia, po przekroczeniu czestotliwosci rezonansu szeregowego nastepuje gwaltowny przeskok i kwarc szybciutko staje sie czysta pojemnoscia

generatory dzialaja zawsze na tym odcinku indukcyjnym, gdyz tylko tak kwarc moze stabilizowac generator
to znaczy jesli z jakichs powodów generator zwiekszy swoja czestotliwosc, to kwarc zwiekszy swoja indukcyjnosc, a wiec czestotliwosc zmaleje

jesli ktos to przeczytal to serdecznie pozdrawiam

Witam mam pytanie odnosnie Rezonatorów jak na przykład zwiekszyc czestotliwosc rezonatora? Co do niego dołączyc i jak ?

Witam,

socket napisał:

Witam mam pytanie odnosnie Rezonatorów jak na przykład zwiekszyc czestotliwosc rezonatora? Co do niego dołączyc i jak ?

nie po to produkuje się i stroi rezonatory kwarcowe na daną częstotliwość, by potem ich częstotliwość drgań na siłę przestrajać.
Biorąc pod uwagę, iż pracujący w rezonansie szeregowym rezonator kwarcowy ma w swym schemacie zastępczym iloraz reaktancji induktora, do reaktancji kondensatora rzędu kilku tysięcy (w zależności od typu i częstotliwości) czyli duża indukcyjność a mała pojemność, to poprzez włączenie z nim szeregowo kondensatotora rzędu kilku, czy kilkudziesięciu pikofaradów, możesz tą częstotliwość rezonansową przestroić o ułamek procenta.
O ile chcesz przestroić? Cała rzecz w tym, iż dużo nie da się, pozostaje tylko wymiana na inny rezonator o innej częstotliwości rezonasu szeregowego.

Pozdrawiam

w czsach kiedy rezonatory kwarcowe był jeszcze trudno dostępne
krótkofalowcy przestrajali je.
N.P. przez pokrywanie "okładek" dodatkową warstewka srebra,zmieniając
tym samym jego wymiary a zatem i częstotliwość rezonansu mechanicznego.

Albo gumką "myszką" usuwali srebro.

Zmiany te nie tyle zmieniały wymiary rezonatora ile raczej masę doczepioną do rezonatora mechanicznego.

Panowie na jutro muszę zrobić referat o rezonatorach kwarcowych konkretnie to o samym elemencie jakim jest kwarc czyli jak to ustrojstwo jest zbudowane i na jakiej zasadzie działa. Właśnie bierzemy dwójniki RLC ale z waszych wypowiedzi nic nie rozumiem i przypuszczam że koledzy w klasie by też ze zielenieli. Możecie to jakoś tak łopatologicznie żebym to mógł wyreferować wujek google też zagadnienie wytłumaczył mi tak że dalej nic na temat tego nie wiem.

Dawno dawno temu, niejaki Pitagoras udał się na spacer.
Mijając kuźnię, zauważył (a raczej posłyszał), że młoty kowali ładnie dźwięczą.
Okazało się, że masy młotów miały się do siebie jak małe liczby naturalne.
(Tu trzeba domysłów i machania rękami. Zakładam że młoty miały ten sam kształt, tylko przeskalowany, może tylko w jednej osi; stąd pewne wnioski co do zależności wymiarów młotów)
Wygląda na to, że odkrył nieco różniące się budową od współczesnych cymbałki.
Teraz współcześnie. Związek dyspersyjny określa jakie fale mechaniczne mogą rozchodzić się w materiale.
Zwykle nieźle jest określona prędkość rozchodzenia się fali mechanicznej w ciele stałym.
Jeżeli ciało stałe ma określony kształt, np. prostopadłościanu, lub walca - to można określić pewne dyskretne wartości częstotliwości drgań, które będą najmniej tłumione w tych kawałkach materiału.
To jest zjawisko rezonansu mechanicznego.
(cymbałki, ksylofon, marimba, gongi)
Jeżeli jeszcze materiał zmienia potencjał wzdłuż jednej z osi pod wpływem odkształceń, to gdy drga w rezonansie - na ściankach produkuje zmienne napięcie o stałej (bardzo dokładnie) częstotliwości.
Zwykle jest to zjawisko odwracalne, pobudzony napięciem zaczyna drgać.
Tylko że "byle jakie" częstotliwości są szybko mechanicznie tłumione.
Tylko te które spełniają warunki rezonansu wynikające ze związku dyspersyjnego, geometrii próbki, kierunku szlifu (kryształy bywają anizotropowe), własności elektromechanicznych - mogą zostać skutecznie wzbudzone.
Generator kwarcowy to układ który potrafi dostarczać energię do próbki kryształu w sposób synchroniczny z odbieranymi z niego zmianami napięcia.

dosyć fajnie opisany jest na wiki dosyć teorii i dosyć zrozumiale

Dobra, pytanie trochę z innej beczki.
Przeważnie razem z rezonatorem kwarcowym dowolnej częstotliwości w układzie występują kondensatory rzędu piko i łączą obie nóżki rezonatora z masą. Jaka jest zależność wielkości tych kondensatorów do częstotliwości samego rezonatora? Mam przykładową aplikację dla HEF4069 (inaczej CD4069). Tylko że tu jest rezonator 12MHz. Ja potrzebuję identyczny układ, ale na wyjściu żeby były impulsy 40KHz. Wystarczy, że złożę układ wg. schematu i zamiast 12MHz wstawię kwarc 40KHz? Czy też muszę zmienić kondensatory i rezystory występujące w otoczeniu rezonatora?

W zasadzie na 40 kHz to raczej bym się spodziewał rezonatora piezoceramicznego a nie kwarcowego.
Jak już wiadomo skąd się bierze przedziwna selektywność rezonatora to można się pokusić o stworzenie schematu jego analogu elektrycznego.
Czyli układ elementów elektronicznych (zwykle cewki, kondensatory i rezystory) który traktowany jako dwójnik zachowuje się tak samo jak rezonator (przynajmniej bardzo podobnie).
Takie układy istnieją, można je znaleźć w rozmaitych książkach pisanych przez brodatych mężów.
Jak się okazuje, dla stabilnej pracy generatora z takim dwójnikiem warto doczepić dodatkowe kondensatorki.
Nie będę się zajmował analizą układów, bo jest to typowe zadanie dawane za karę niegrzecznym dzieciom, a może jeszcze za dobrze się na tym nie znam.
Wiem tyle: właściwości pracy różnych rezonatorów różnią się bardzo. Już w książce Bieńkowskiego (o ile pamiętam) są oddzielne "układy wzbudzania leniwych kwarców".
Tak więc nie jest oczywiste przenoszenie rozwiązań układowych między rezonatorami nawet przy tym samym rzędzie częstotliwości.
A 40kHz to już daleko inny zakres i inne właściwości bo ceramika a nie kwarc.
W zasadzie to nawet na wzmacniaczu operacyjnym powinien pójść generator z taką częstotliwością.
Ale w każdym przypadku trzebaby trochę poeksperymentować.

Hmmm... problem konkretnie dotyczy tego układu

(omawiany przy okazji problemu z budową bariery optycznej w temacie "https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic577518.html"). Tylko, że zamiast 74HCU04 mam HEF4069 i zasilanie 12V. Tu też jest to rozwiązanie z tymi kondensatorami, ale maja inne wartości, rezystory zresztą też. Znalazłem notę katalogową dla 74HCT04 (to samo co 74HCU04) i tam był identyczny układ, ale rezonator miał 10MHz i kondensatory oraz rezystory inne wartości. Natomiast na slajdzie 16 z prezentacji podesłanej przez kolegę Przetwornik kondensatorów nie ma. (i bądź tu mądry...)
Mówisz, że są książki opisujące m.in. zagadnienie kwarców. Znasz może jakieś tytuły? Poszukam, poczytam...