Як правильно виконати перевірку кварцового резонатора за допомогою осцилографа

Іноді виникає необхідність у перевірці роботи кварцового резонатора. Це можна зробити з використанням осцилографа. Для цього потрібно підключити щупи. Оскільки вони мають ємність, яка може вплинути на роботу резонатора, перевірку необхідно проводити особливим чином. Як перевірити кварцовий резонатор осцилографом, розглянемо докладніше.

Для чого призначений кварцовий резонатор

Цей пристрій можна розглядати як аналог коливального контуру. Він характеризується відносно високим значенням параметра добротності, який може досягати значень від 100 000 до 10 000 000. Резонатор має високу стійкість до впливу високої температури, що забезпечує надійну і довгострокову роботу.

Технічно він являє собою кварцову пластину, до якої приєднано два контакти. При надходженні змінної напруги виникає п'єзокристалічний ефект, який призводить до стиснення або вигину кристала.

У нього є власна резонансна частота. Якщо вхідна напруга за цим параметром збігається або близька до нього, то потрібні мінімальні енерговитрати для підтримки коливань. При значних відхиленнях вони різко зростають.

Цей пристрій дає змогу дуже точно генерувати сигнали певної частоти. Він застосовується у випадках, коли в цьому виникає необхідність. Значення частоти залежить від того, під яким кутом зрізали кристалічну пластину, її величини та деяких інших параметрів.

Резонансну частоту при використанні кварцу змінити не можна. Існують кварцові резонатори, які розраховані на величину цього параметра від десятків кілогерц до мегагерц.

Купити осцилографи за низькими цінами можна в нашому онлайн-магазині Radio-Shop. Тут є різні моделі USB осцилографів, наприклад, популярний варіант Fnirsi 5012H.

Чи можна перевірити безпосередньо кварцовий резонатор

Перед тим, як перевірити кварцовий резонатор осцилографом, потрібно вибрати відповідний спосіб. Найпростіший полягає в тому, щоб приєднати щупи осцилятора до виходів резонатора і перевірити форму імпульсу.

У цьому разі необхідно врахувати, що в сигнал буде внесено спотворення. Це пов'язано з тим, що щупи мають власну ємність, яка дорівнює приблизно 100 пікофарад. Таким чином фактично йдеться про підключення до схеми додатково конденсатора такої ємності.

Щоб забезпечити надійні результати перевірки, резонатор від'єднують і перевіряють за допомогою дільника частоти. Він дає змогу значно зменшити вплив додаткової ємності.

Перевірити кварцовий резонатор за допомогою осцилографа можна за спеціальною схемою, в яку включають кварцовий генератор. У цьому разі точність буде максимальною. Ця схема генерує імпульси з частотою резонатора, які можна перевірити за допомогою осцилографа.

Чому може статися поломка

Кварцовий резонатор активно застосовується в різних видах техніки, зокрема побутової. У деяких випадках він може зламатися. Найчастіше причиною для цього стає наступне:

• Механічний вплив. Найчастіша причина. Це може статися, наприклад, унаслідок падіння з висоти.
• Зазвичай вважається, що наявність постійної напруги не здатна призвести до поломки, але в рідкісних випадках це можливо.
• Якщо сигнал, який надходить на резонатор, має занадто велику амплітуду, це може зробити його непрацездатним. Цього можна уникнути, знизивши вхідну напругу генератора і деякими іншими способами.

Якщо є підстави вважати, що деталь може не працювати, слід обов'язково перевірити кварцовий резонатор.

Проведення перевірки

Щоб виконати перевірку кварцових резонаторів, необхідно виконати такі дії:

1. Підключити щупи осцилятора. Залежно від обраного способу роботи під'єднання виконується до виходів резонатора з використанням дільника частоти або до входів спеціальної схеми, зібраної для проведення тестування. Перед тим як перевірити, потрібно переконатися, що осцилограф працює нормально, а підключення проведено правильно.
2. Серед режимів роботи осцилографа потрібно вибрати той, який призначений для вимірювання частоти.
3. Під час проведення перевірки має бути відома очікувана частота роботи кварца. Осцилограф потрібно налаштувати на неї.
4. Якщо необхідно, підлаштувати шкалу по вертикалі та горизонталі для того, щоб зробити відображення даних зручнішим. 
5. Після запуску приладу проаналізувати отриманий сигнал. У результаті можна зробити висновок про працездатність резонатора.

Під час проведення аналізу потрібно враховувати частоту, амплітуду і форму сигналу. Якщо вони відповідають потрібним вимогам, то можна зробити висновок про те, що кварцовий резонатор працює нормально.

На що звертати увагу під час аналізу

Після того як було зроблено перевірку кварцового резонатора, у процесі вивчення отриманого графіка необхідно врахувати таке:

• Якщо амплітуда менша, ніж очікувалося, то причиною може бути несправність деталі.
• Частоту потрібно порівняти з тією, яка має бути у кварца. Якщо вона відрізняється, це означає, що він працює неправильно.
• Потрібно звернути увагу на наявність фазового шуму і випадкових відхилень на графіку. Вони не повинні бути занадто значними.
• Важливо перевірити не тільки частоту резонатора, а і її стабільність.
• Форма сигналу має бути чіткою і відповідати попереднім очікуванням. Наявність відхилень призведе до порушень у роботі відповідного приладу.

Детально вивчивши отриману інформацію, можна об'єктивно оцінити якість роботи кварцового резонатора.

У радіомагазині Radio-Shop можна купити за прийнятною ціною прилади для вимірювання різних електричних характеристик. Також є осцилографи для роботи з мікроконтролерами, якісний пристрій Fnirsi 1013D. На сайті підготовлено тематичний блог, у якому є велика кількість статей про радіотехніку. Наприклад, якщо виникає необхідність провести порівняння моделей Fnirsi 5012H і Fnirsi 1C15, це питання детально розкрито у відповідній статті.