Что такое кварцевый резонатор?В современной цифровой электронике и микропроцессорной технике достаточно легко можно обнаружить электронный компонент называемый кварцевый резонатор. В принципе в упрощенном виде, он представляет из себя колебательный контур на основе емкости и индуктивности, но кварцевый резонатор превосходит классический LC-контур по очень многим параметрам и свойствам.
Как мы уже должны знать из курса электротехники, главный параметр любого колебательного контура добротность. Кварцевые резонаторы обладают на порядок улучшенной добротностью. Кроме того резонаторы обладают отличной температурной стабильностью. Именно благодаря этим двум параметрам кварцевые резонаторы нашли в электронике такое широкое применение. 
Принцип работы резонатора базируется на пьезоэлектрическом эффекте. В устройстве любого кварцевого резонатора лежит кварцевая пластина. Она изготавливается из разновидностей кремнезема SiO2. Для изготовления резонаторов подходит только низкотемпературный кварц, который обладает отличными пьезоэлектрическими свойствами. В природе он бывает в виде кристаллов и бесформенной гальки. 
Химически кварц очень устойчив во внешней среде и не растворяется ни в какой кислоте, за исключением лишь плавиковой. Кварц на шкале твердости занимает седьмое место из десяти. Для изготовления кварцевой пластины из из кристалл кварца под определенным углом вырезается пластинка. Углом среза, задаются электромеханические свойства кварцевой пластины, температурная стабильность, количество паразитных резонансов, резонансная частоту. Затем на обе стороны кварцевой пластины наносят металлизированный слой из серебра, никеля или платины и с помощью проволочных контактов закрепляют в кварцедержателе. Далее всю эту составную конструкцию размещают в герметичный корпус. Кварцевый резонатор и его параметры Кварцевые резонаторы считаются пассивными электронными двухполюсниками, имеющими ярко выраженные резонансные свойства. Основной частью резонатора является пьезоэлемент, - кристаллическая пластина из пьезоэлектрика, на поверхность которой нанесены электроды. В пьезорезонаторах применяются два эффекта: резонансные свойства упругих колебаний в кристалле и пьезоэлектричество. Кварцевый резонатор это электромеханическая колебательная система, обладающая своей резонансной частотой. Если к резонатору приложить переменное напряжение, совпадающее, то случиться резонанс частот и амплитуда колебаний резко увеличиться. В момент резонанса электрическое сопротивление кварца резко снижается. В результате имеем полнофункциональный эквивалент последовательной колебательной системы. Так как потери энергии в кварце очень малы, то по сути он представляет собой стандартный колебательный контур с огромной добротностью. Механически вибрирующий кристалл кварцевого резонатора может быть представлен эквивалентной электрической схемой, состоящей из низкого сопротивления R , большой индуктивности L и малой емкости C. Рассмотрим эквивалентную электрическую схему типового кварцевого резонатора  С0 – это статическая емкость возникающая между металлическими пластинами и держателем. Последовательно соединенные индуктивность и конденсатор С1, а также активное сопротивление Rакт. описывают основные электромеханические свойства пластинки. То-есть если не учитывать емкость монтажа и С0, то увидим самый обычный последовательный колебательный контур. При помещении кварцевого резонатора в реальную электронную схему кристалл действует как настроенная схема. Однако он обладает достаточно высокой добротностью. Используются в основном в роли резонансного компонента в частотных фильтрах, и в генераторах. В обоих случаях очень высокая добротность кварца позволяет получить неплохую производительность.  При монтаже резонатора на печатную необходимо следить затем, чтоб не перегреть его. Так как конструкция резонатора обычно довольно тонкая и температурный перегрев может быть причиной механической деформацией кварцедержателей и пластинок-электродов, что скажется на качестве работы схемы. На принципиальных схемах обозначение кварцевого резонатора похоже на конденсатора, только между пластинами имеется прямоугольник, который обозначает пластину кварца. Рядом с графическим изображением ставиться латинская буква Z или ZQ. Несмотря на свою высокую производительность, кварцевые резонаторы дешевы в производстве, и нашли широкое применение в микропроцессорной и традиционной радиочастотной технике. Как следует из их названия, эти радиокомпоненты изготовлены из кварца - естественной формы кремния, хотя большинство из них сделаны искусственно. Сегодня эти радио элементы доступны во многих форм факторах, от небольших устройств с поверхностным креплением для монтажа до более крупных с отверстиями для гнез.
Это явление открыл Жак и Пьер Кюри в 1880 г. Внешние механические силы, воздействуя в некоторых направлениях на кварц, вызывают в нем не только деформации и механические напряжения(как в любом твердом теле), но и электрическую поляризацию и, поэтому, генерацию на поверхностях кристалла связанных электрических зарядов противоположных знаков. При смене направления механических сил на противоположное изменяется и направление поляризации и знаки. Это явление в курсе электротехники называют прямым пьезоэффектом.
Чтобы проверить работоспособность кварцевого резонатора, нужно собрать одну из предложенных схем для проверки. Самый простой пробник для проверки состоит из головки микроамперметра и транзистор VT1 используется в роли генератора и нескольких других радиокомпонентов |
   |
