Как правильно выполнить проверку кварцевого резонатора при помощи осциллографа

Иногда возникает необходимость в проверке работы кварцевого резонатора. Это можно сделать с использованием осциллографа. Для этого потребуется подключить щупы. Поскольку они имеют емкость, которая может повлиять на работу резонатора, проверку необходимо проводить особым образом. Как проверить кварцевый резонатор осциллографом, рассмотрим подробнее.

Для чего предназначен кварцевый резонатор

Это устройство можно рассматривать в качестве аналога колебательного контура. Он характеризуется относительно высоким значением параметра добротности, который может достигать значений от 100 000 до 10 000 000. Резонатор имеет высокую устойчивость к воздействию высокой температуры, что обеспечивает надежную и долгосрочную работу.

Технически он представляет собой кварцевую пластину, к которой присоединены два контакта. При поступлении переменного напряжения возникает пьезокристаллический эффект, который приводит к сжатию или изгибу кристалла.

У него имеется собственная резонансная частота. Если входное напряжение по этому параметру совпадает или близко к нему, то требуются минимальные энергозатраты для поддержания колебаний. При значительных отклонениях они резко возрастают.

Это устройство позволяет очень точно генерировать сигналы определенной частоты. Оно применяется в случаях, когда в этом возникает необходимость. Значение частоты зависит от того, под каким углом срезали кристаллическую пластину, ее величины и некоторых других параметров.

Резонансную частоту при использовании кварца изменить нельзя. Существуют кварцевые резонаторы, которые рассчитаны на величину этого параметра от десятков килогерц до мегагерц.

Купить осциллографы по низким ценам можно в нашем онлайн-магазине Radio-Shop. Здесь имеются различные модели USB осциллографов, например, популярный вариант Fnirsi 5012H.

Можно ли проверить непосредственно кварцевый резонатор

Перед тем, как проверить кварцевый резонатор осциллографом, нужно выбрать соответствующий способ. Самый простой состоит в том, чтобы присоединить щупы осциллятора к выходам резонатора и проверить форму импульса.

В этом случае необходимо учесть, что в сигнал будут внесены искажения. Это связано с тем, что щупы имеют собственную емкость, которая равна примерно 100 пикофарад. Таким образом фактически речь идет о подключении к схеме дополнительно конденсатора такой емкости. 

Чтобы обеспечить надежные результаты проверки, резонатор отсоединяют и проверяют с помощью делителя частоты. Он позволяет значительно уменьшить влияние дополнительной емкости.

Проверить кварцевый резонатор с помощью осциллографа можно по специальной схеме, в которую включают кварцевый генератор. В этом случае точность будет максимальной. Эта схема генерирует импульсы с частотой резонатора, которые можно проверить с помощью осциллографа.

Почему может произойти поломка

Кварцевый резонатор активно применяется в различных видах техники, в том числе бытовой. В некоторых случаях он может сломаться. Чаще всего причиной для этого становится следующее:

• Механическое воздействие. Самая частая причина. Это может произойти, например, в результате падения с высоты.
• Обычно считается, что наличие постоянного напряжения не способно привести к поломке, но в редких случаях это возможно.
• Если сигнал, который поступает на резонатор, имеет слишком большую амплитуду, это может сделать его неработоспособным. Этого можно избежать, понизив входное напряжение генератора и некоторыми другими способами.

Если есть основания полагать, что деталь может не работать, следует обязательно проверить кварцевый резонатор.

Проведение проверки

Чтобы выполнить проверку кварцевых резонаторов, необходимо выполнить следующие действия:

1. Подключить щупы осциллятора. В зависимости от выбранного способа работы подсоединение выполняется к выходам резонатора с использованием делителя частоты или ко входам специальной схемы, собранной для проведения тестирования. Перед тем как проверить, нужно убедиться, что осциллограф работает нормально, а подключение проведено правильно.
2. Среди режимов работы осциллографа нужно выбрать тот, который предназначен для измерения частоты.
3. При проведении проверки должна быть известна ожидаемая частота работы кварца. Осциллограф нужно настроить на нее.
4. Если необходимо, подстроить шкалу по вертикали и горизонтали для того, чтобы сделать отображение данных более удобным. 
5. После запуска прибора проанализировать полученный сигнал. В результате можно сделать вывод о работоспособности резонатора.

При проведении анализа требуется учитывать частоту, амплитуду и форму сигнала. Если они соответствуют нужным требованиям, то можно сделать вывод о том, что кварцевый резонатор работает нормально.

На что обращать внимание при анализе

После того как была сделана проверка кварцевого резонатора, в процессе изучения полученного графика необходимо учесть следующее:

• Если амплитуда меньше, чем ожидалось, то причиной может быть неисправность детали.
• Частоту нужно сравнить с той, которая должна быть у кварца. Если она отличается, это означает, что он работает неправильно.
• Нужно обратить внимание на наличие фазового шума и случайных отклонений на графике. Они не должны быть слишком значительными.
• Важно проверить не только частоту резонатора, но и ее стабильность.
• Форма сигнала должна быть четкой и соответствующей предварительным ожиданиям. Наличие отклонений приведет к нарушениям в работе соответствующего прибора.

Детально изучив полученную информацию, можно объективно оценить качество работы кварцевого резонатора.

В радиомагазине Radio-Shop можно купить по приемлемой цене приборы для измерения различных электрических характеристик. Также есть осциллографы для работы с микроконтроллерами, качественное устройство Fnirsi 1013D. На сайте подготовлен тематический блог, в котором есть большое количество статей о радиотехнике. Например, если возникает необходимость провести сравнение моделей Fnirsi 5012H и Fnirsi 1C15, этот вопрос подробно раскрыт в соответствующей статье.