Come determinare la frequenza di risonanza di un risonatore al quarzo utilizzando strumenti di misura radio. Schema, descrizione

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Come determinare la frequenza di risonanza di un risonatore al quarzo utilizzando strumenti di misura radio in condizioni amatoriali. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Un risonatore al quarzo (Fig. 1a) può essere rappresentato da un circuito equivalente sotto forma di un circuito in serie RkLkSk, deviato da capacità di superfici metallizzate e un supporto di quarzo Co, nonché da una capacità di montaggio Cm (Fig. 1b).

Come determinare la frequenza di risonanza di un risonatore al quarzo utilizzando strumenti di misura radio in condizioni amatoriali
Ris.1

La resistenza dinamica Rk, l'induttanza Lk e la capacità Sk sono determinate dalla frequenza di risonanza meccanica della piastra di quarzo e dalla quantità di perdite che si verificano nel risonatore. Il valore della capacità Co è determinato dalle dimensioni geometriche e dalle proprietà fisiche della piastra e dal design del supporto al quarzo, per ogni risonatore è un valore costante. La capacità Cm dipende dal design della presa, dalla posizione dei fili, dalla capacità tra i punti di connessione del risuonatore al dispositivo, ecc.

Il risonatore secondo il circuito equivalente può essere considerato sia come un circuito in serie RkLkKk, sia come un circuito parallelo RkLkKk(Сo+См'). In base a ciò, viene determinato il comportamento del risonatore a frequenze diverse.

La figura 2 mostra la dipendenza della reattanza del risonatore dalla frequenza della tensione alternata ad esso applicata. Alle basse frequenze è determinante la capacità Ck, il risuonatore si comporta come una capacità.

Come determinare la frequenza di risonanza di un risonatore al quarzo utilizzando strumenti di misura radio in condizioni amatoriali
Ris.2

All'aumentare della frequenza, la capacità diminuisce e ad una certa frequenza f_scorso, detta frequenza di risonanza serie o frequenza di risonanza del risonatore, diventa pari a zero. Il risonatore presenta le proprietà di un circuito in serie; la sua resistenza totale è minima e uguale alla resistenza attiva Rк. La frequenza di risonanza in serie è

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Con un ulteriore aumento della frequenza, la resistenza induttiva del risonatore aumenta e alla frequenza f_vapore il risonatore acquisisce le proprietà di un circuito parallelo, che alla risonanza ha resistenze induttiva e capacitiva infinitamente grandi e uguali in valore assoluto.

Con un aumento ancora maggiore della frequenza, l'effetto di shunt delle capacità Co e Cm inizia a influenzare e il risonatore funge da condensatore di piccola capacità.

La frequenza di risonanza parallela è espressa dalla formula

Come determinare la frequenza di risonanza di un risonatore al quarzo utilizzando strumenti di misura radio in condizioni amatoriali

Come si può vedere dalla formula, la frequenza f_vapore dipende dalla capacità cm, quindi può variare entro certi limiti.

Il rapporto tra le frequenze di risonanza parallela e in serie è determinato dall'espressione:

Come determinare la frequenza di risonanza di un risonatore al quarzo utilizzando strumenti di misura radio in condizioni amatoriali

La differenza tra queste frequenze è piccola, la differenza massima è vicina allo 0,4% della frequenza di risonanza della serie.

Di conseguenza, la misurazione della frequenza di risonanza di un risonatore al quarzo mediante strumenti può essere eseguita con gli stessi metodi utilizzati per determinare la frequenza di risonanza dei circuiti.

Per determinare la frequenza della risonanza in serie del risonatore, è collegato tra l'uscita del generatore di segnale e l'ingresso di un voltmetro a tubo ad alta frequenza (Fig. 3). La tensione di uscita del generatore dovrebbe essere di circa 100 mV, il voltmetro è impostato su un limite di misurazione di 1-8 V. Con una frequenza del generatore pari a f_scorso l'ago del voltmetro devia bruscamente a destra. A causa dell'alto fattore di qualità del risonatore al quarzo, la banda di frequenze da esso trasmessa è molto stretta, quindi la frequenza del generatore dovrebbe essere cambiata lentamente, altrimenti il voltmetro, a causa della sua inerzia, non ha il tempo di rispondere al ricevuto impulso di breve tensione.

Come determinare la frequenza di risonanza di un risonatore al quarzo utilizzando strumenti di misura radio in condizioni amatoriali
Ris.3

L'errore di misurazione della frequenza con questo metodo è determinato dall'errore di calibrazione del generatore. Lo svantaggio di questo metodo è il notevole tempo impiegato per superare le gamme del generatore.

Va tenuto presente che alcuni risonatori hanno frequenze di risonanza laterali, ma a queste frequenze le letture del voltmetro sono molto inferiori alle letture ottenute alla frequenza di risonanza principale.

Letteratura

Radio n. 9 1966, c.62

Pubblicazione: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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