Кварцов резонатор: принцип на действие и област на приложение

От изобретението генератор на честоти това е било дълго време. Разработчиците са изправени пред много проблеми по пътя. Целта на дизайнерите на цялата планета е да създадат генератор, който да може да изведе стабилна честота на изхода. На нея е работата на цифровите устройства: компютри, микропроцесори, кварцови часовници и др. Постигането на стабилна честота, която не зависи от параметри като температура или време на работа, означаваше пробив в изграждането на електронни схеми и способността за проектиране на нови електронни устройства. Ситуацията се промени радикално от момента, в който се появи кварцовият резонатор. Това малко компактно устройство позволява "чудеса" в електрониката.

Решенията за веригата, в които се използва кварцовият резонатор, се оказаха толкова успешни, че това устройство стана твърдо в категорията на най-търсените в проектирането и разработването на електронни схеми. С развитието на цифровите устройства има постоянна тенденция все повече и повече да се използва кварцов резонатор. Принцип на действие доста просто и въз основа на обратния пиезоелектричен ефект. С други думи, ако се приложи алтернативно напрежение към неговия изход, това ще доведе до фазово отместване, тъй като когато полувълната падне, устройството започва да дава съхраняваното механична енергия. Този ефект бе забелязан от разработчиците на този невероятен елемент.

Всеки кристал, от който е направен кварцовият резонатор, има свои собствени механични свойства. Те от своя страна оказват влияние върху параметъра, като например честотата на устройството. Нека си представим, че с неусложнена верига симулираме условията, при които устройството ще работи. Започнете да увеличавате постепенно честотата. В даден момент ще постигнем известно фазово смяна между захранващото напрежение и кварцовия ток, който се доставя. С нарастваща честота можем да въведем схема в резонанс - всъщност, откъде идва и името на самото устройство.

Миниатюрни устройства, базирани на резонатори, се използват широко в радиоелектрониката. Добър пример за това може да служи за измерване на микропроби, хетеродин. С тяхна помощ се появяват стабилни и надеждни устройства. В популярната игра "лов на лисици" се използват устройства, базирани на тези елементи.

Всички известни кварцови часовници съдържат кварцов резонатор, който е стабилен източник на импулси. Чрез преброяване на тези импулси е възможно да се генерира втори сигнал, който е необходим за работата на това устройство, познат по целия свят.

Съвременната електроника не може да откаже да използва това невероятно устройство. Чудя се как ще работи компютърът ви, ако генератор на импулси референтната честота в процесора изведнъж започна да произвежда нестабилна честота? Това би довело до неправилно функциониране на цялата система и най-вероятно до нейното задържане.

Така нареченият кварцов резонатор е "сърцето" на почти всяко цифрово устройство. Без него компютърът или лаптопът ще спрат да работят, няма да има интернет и мобилни комуникации.

Също така трябва да се отбележи, че развитието на тези устройства е по пътя на минимизиране на размера и увеличаване на работната честота.