Como determinar a frequência de ressonância de um ressonador de quartzo usando instrumentos de medição de rádio. Esquema, descrição

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Como determinar a frequência de ressonância de um ressonador de quartzo usando instrumentos de medição de rádio em condições amadoras. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Um ressonador de quartzo (Fig. 1a) pode ser representado por um circuito equivalente na forma de um circuito em série RkLkSk, desviado por capacitâncias de superfícies metalizadas e um suporte de quartzo Co, bem como por uma capacitância de montagem Cm (Fig. 1b).

Como determinar a frequência ressonante de um ressonador de quartzo usando instrumentos de medição de rádio em condições amadoras
Figura.1

A resistência dinâmica Rk, a indutância Lk e a capacitância Sk são determinadas pela frequência de ressonância mecânica da placa de quartzo e pela quantidade de perdas que ocorrem no ressonador. O valor da capacitância Co é determinado pelas dimensões geométricas e propriedades físicas da placa e pelo desenho do suporte de quartzo, para cada ressonador é um valor constante. A capacitância Cm depende do design do soquete, da localização dos fios, da capacitância entre os pontos de conexão do ressonador ao dispositivo, etc.

O ressonador de acordo com o circuito equivalente pode ser considerado como um circuito em série RkLkKk ou como um circuito paralelo RkLkKk(Сo+См'). De acordo com isso, o comportamento do ressonador em diferentes frequências é determinado.

A Figura 2 mostra a dependência da reatância do ressonador com a frequência da tensão alternada aplicada a ele. Em baixas frequências, a capacitância Ck é decisiva, o ressonador se comporta como uma capacitância.

Como determinar a frequência ressonante de um ressonador de quartzo usando instrumentos de medição de rádio em condições amadoras
Figura.2

À medida que a frequência aumenta, a capacitância diminui, e em alguma frequência f_último, chamada de frequência de ressonância em série ou frequência de ressonância do ressonador, torna-se igual a zero. O ressonador exibe as propriedades de um circuito em série; sua resistência total é mínima e igual à resistência ativa Rк. A frequência de ressonância em série é

Como determinar a frequência ressonante de um ressonador de quartzo usando instrumentos de medição de rádio em condições amadoras

Com um aumento adicional na frequência, a resistência indutiva do ressonador aumenta e, a uma frequência f_vapor o ressonador adquire as propriedades de um circuito paralelo, que na ressonância tem resistências indutivas e capacitivas infinitamente grandes e iguais em valor absoluto.

Com um aumento ainda maior na frequência, o efeito de derivação das capacitâncias Co e Cm começa a afetar, e o ressonador atua como um capacitor de pequena capacitância.

A frequência de ressonância paralela é expressa pela fórmula

Como determinar a frequência ressonante de um ressonador de quartzo usando instrumentos de medição de rádio em condições amadoras

Como pode ser visto pela fórmula, a frequência f_vapor depende da capacitância cm, então pode variar dentro de certos limites.

A razão das frequências de ressonância paralela e em série é determinada pela expressão:

Como determinar a frequência ressonante de um ressonador de quartzo usando instrumentos de medição de rádio em condições amadoras

A diferença entre essas frequências é pequena, a diferença máxima é próxima de 0,4% da frequência de ressonância da série.

Consequentemente, a medição da frequência ressonante de um ressonador de quartzo usando instrumentos pode ser realizada pelos mesmos métodos que são usados para determinar a frequência ressonante dos circuitos.

Para determinar a frequência da ressonância em série do ressonador, ele é conectado entre a saída do gerador de sinal e a entrada de um voltímetro de tubo de alta frequência (Fig. 3). A tensão de saída do gerador deve ser de cerca de 100 mV, o voltímetro é ajustado para um limite de medição de 1-8 V. Com uma frequência de gerador igual a f_último a agulha do voltímetro desvia-se bruscamente para a direita. Devido ao alto fator de qualidade do ressonador de quartzo, a banda de frequências transmitida por ele é muito estreita, portanto, a frequência do gerador deve ser alterada lentamente, caso contrário o voltímetro, devido à sua inércia, não tem tempo de responder ao sinal recebido. pulso de tensão curto.

Como determinar a frequência ressonante de um ressonador de quartzo usando instrumentos de medição de rádio em condições amadoras
Figura.3

O erro de medição de frequência com este método é determinado pelo erro de calibração do gerador. A desvantagem deste método é o tempo significativo gasto na passagem das faixas do gerador.

Deve-se ter em mente que alguns ressonadores possuem frequências de ressonância laterais, mas nessas frequências as leituras do voltímetro são muito inferiores às leituras obtidas na frequência de ressonância principal.

Literatura

Rádio nº 9 1966, c.62

Publicação: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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