6 Электроника Лекции в презентациях 2012
.pdf
ОмГУПС Кафедра АиТ
Электроника
(Для студентов ИАТИТ)
Лекции в презентациях
Основные дискретные компоненты
Сушков С. А.
Омск - 2012 г.
Кварцевые резонаторы
Кварцевый резонатор – прибор, в котором пьезоэлектрический эффект и явление механического резонанса используются для построения высокодобротного резонансного элемента электронной схемы.
Пьезоэлектрические резонаторы выпускаются для различных видов радиоэлектронных систем: измерительная техника, бытовые приборы и устройства, автомобильная электроника, авиационная и космическая
техника, приборостроение и т. д.. |
2 |
|
Кварцевые резонаторы
Ld
Сd
Rd Cs
Эквивалентная схема замещения кварцевого резонатора
-динамическая индуктивность резонатора;
-динамическая ёмкость резонатора;
-динамическое сопротивление резонатора;
-статическая ёмкость резонатора.
ZQ1
Условное графическое обозначение на схемах
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
12МГц |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– частота |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Fo 2 |
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Ld Cd |
|
последовательного |
Z(ω) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
резонанса; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Fp Fo |
|
1 |
Cd |
; |
– частота параллельного |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Cs |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
резонанса; |
|
|
|
|
|
ω0 |
ω1 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Fi Fp Fo; – частотный интервал; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ω |
|||||||||||
|
|
Ld |
|
|
|
|
|
Q |
|
Cd |
; |
– добротность резонатора. |
|
|
|
|
|
Зависимость |
|
||||
|
Rd |
|
|
||||
|
|
сопротивления от частоты |
|
||||
|
|
|
|
|
|
3 |
|
Генераторы с кварцевой стабилизацией
Схемы автогенераторов
При использовании кварцевого способа стабилизации стабильность частоты достигает 10-5 – 10-12.
Стабильность частоты определяется отношением Δf / f, где Δf – величина ухода частоты,
f – первоначальное (номинальное) значение частоты.
4
|
|
|
|
|
Фильтры на кварцевых резонаторах |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ZQ1 - T08-10-2800 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
ZQ1.1 |
ZQ1.2 |
ZQ1.3 |
ZQ1.4 |
ZQ1.5 |
ZQ1.6 |
ZQ1.7 |
ZQ1.8 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
C5-126 |
|
C9-126 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
C1-61 |
C2-120 |
C3-168 C4-66 |
C6-77 C7-183 |
C8-77 |
C10-66 |
C11-168 C12-120 C13-61 |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
Fo=8861,736 кГц; |
dF(-3 дБ)=2404 Гц; |
Aмин=2,02 дБ; |
Rвх=249 Oм. |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
ZQ2 - B06C-760 |
|
|
|
|
|
|
ZQ3 - T04-10-2400 |
|
|||||
|
ZQ2.1 |
ZQ2.2 |
|
ZQ2.3 |
ZQ2.4 |
ZQ2.5 |
ZQ2.6 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
C4-33 |
|
|
C8-33 |
|
|
|
|
|
ZQ2.1 |
ZQ2.2 ZQ2.3 |
ZQ2.4 |
|||
C1-37 |
C2-319 |
C3-132 |
C5-97 |
C6-720 C7-97 |
C9-132 C10-319 |
C11-37 |
|
C1-59 |
C2-123 C3-160 C4-123 |
C5-59 |
|||||||
Fo=8861,736 кГц; dF(-3 дБ)=600 Гц; Aмин=4,5 дБ; F(Aмин)=Fo+1270 Гц; Rвх=102 Oм. |
|
Fo=8861,736 кГц; dF(-3 дБ)=2650 Гц; |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Aмин=0,85 дБ; Rвх=303 Oм. |
|||
|
|
|
Принципиальные схемы и основные параметры фильтров |
|
5 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||
АЧХ кварцевых фильтров
|
АЧХ фильтра Т08-10-2800 |
АЧХ фильтра В06С-760 |
|
|
|
6
Пьезоэлектрические генераторы энергии
Используется пьезоэлектрический эффект для преобразования механической энергии в форме колебаний в электрическую энергию. Любая постоянная вибрация годится для работы преобразователя.
7
Эффект Зеебека
|
Эффект Зеебека состоит в том, что в замкнутой цепи, |
|
||||||
|
состоящей из разнородных проводников, возникает |
|
||||||
|
термо-ЭДС, если места контактов поддерживают при |
|
||||||
|
разных температурах. Цепь, которая состоит только из |
|
||||||
|
двух |
различных |
проводников, |
называется |
|
|||
|
термоэлементом или термопарой. |
|
|
|
||||
|
Величина |
|
возникающей |
термоэдс |
в |
первом |
|
|
|
приближении зависит только от материала проводников |
|
||||||
|
и температур горячего (T1) и холодного (T2) контактов. |
|
||||||
В небольшом интервале температур термоэдс E можно |
|
|||||||
|
считать пропорциональной разности температур: |
|
||||||
|
где |
- термоэлектрическая способность пары (или |
|
|||||
|
коэффициент термоэдс). В простейшем |
случае |
Томас Иоганн Зеебек |
|||||
|
коэффициент |
термоэдс |
определяется |
только |
1770 г.-1831 г. |
|||
материалами проводников.
Величина термоэдс составляет милливольты при разности температур в 100 К и температуре холодного спая в 0 °С (например, пара медь-константан даёт 4,25
мВ, платина-платинородий — 0,643 мВ, нихром-никель — 4,1 мВ). |
8 |
|
Эффект Зеебека
Возникновение эффекта Зеебека вызвано несколькими составляющими.
1)Различная зависимость средней энергии электронов от температуры в различных веществах.
Если вдоль проводника существует градиент температур, то электроны на горячем конце приобретают более высокие энергии и скорости, чем на холодном.
2)Различная зависимость от температуры контактной разности
потенциалов.
Контактная разность потенциалов вызвана отличием энергий Ферми у контактирующих различных проводников. При создании контакта химические потенциалы электронов становятся одинаковыми, и возникает контактная разность потенциалов.
3)Фононное увлечение.
Если в твёрдом теле существует градиент температуры, то число фононов, движущихся от горячего конца к холодному, будет больше, чем в обратном направлении. В результате столкновений с электронами фононы могут увлекать за собой последние и на холодном конце образца будет накапливаться отрицательный заряд (на горячем — положительный) до тех пор, пока возникшая разность потенциалов не уравновесит эффект увлечения. При низких температурах может быть в десятки и сотни раз больше рассмотренных выше. 9
Термопара
Термопа́ра (термоэлектрический преобразователь температуры) — термоэлемент, применяемый в измерительных и преобразовательных устройствах, а также в системах автоматизации.
Международный стандарт на термопары МЭК 60584 (п.2.2) дает следующее определение термопары:
Термопара — пара проводников из различных материалов, соединенных на одном конце и формирующих часть устройства, использующего термоэлектрический эффект для измерения температуры.
10