На всех электронных часах написано "Quartz".
Вы когда-нибудь задумывались, что это означает?
Сегодня читал про "кварцевый осциллятор".
В XX веке кварц добывали из земли, но сейчас его производят искусственно, так как только таким образом можно получить очень чистый кварц.
По составу кварц - это двуокись кремния.
Поскольку это кристалл, то нечистоты в нём вызывают нарушение пространственной структуры кристаллической решётки, которые могут снизить срок службы кристалла.
Далее наиболее чистая часть кристалла вырезается (лишнее, видимо, переплавляется), и нарезается на крошечные пластинки лазером.
Нужна очень высокая точность размера полученной пластинки, так как она определяет резонансную частоту его механических колебаний.
Также важно направление, в котором нарезается кристалл, так как при разных углах получатся резонаторы с разными частотами.
Для наручных часов это 32768 Герц, потому что раз в секунду такой кристалл генерирует такое количество импульсов, которое сбрасывает семибитный счётчик (а сброс семибитного счётчика, в свою очередь, прибавляет секунду в часах).
Как кристалл может генерировать импульсы?
Он является "пьезоэлектриком", то есть веществом, которое создаёт напряжение между разными концами, если за эти концы, скажем, потянуть, или сжать их (или изогнуть и т.п.).
Таким образом колеблющийся кристалл (как линейка, если её одним концом прижать к столу, а другой конец оттянуть и отпустить) генерирует колебания.
Колебания линейки затухнут из-за трения, и в кристалле тоже есть своё трение, и его колебания тоже затихли бы, если бы это был просто кристалл.
Такой "просто кристалл" называется "резонатором".
К кристаллу приделывают пару электродов (например, с разных сторон, в плоскости "линейки").
Теперь, если к резонатору добавить усилитель (например, на транзисторе), то кристалл будет колебаться вечно, так как он резонирует на определённой частоте, и, значит, своими колебаниями на этой частоте он создаёт напряжение (потому что пьезоэлектрик), которое колеблется с той же частотой.
Возникнут постоянные колебания с резонансной частотой.
Это называется "кварцевым осциллятором".
Как происходит самое первое колебание?
При включении цепи в ней возникают случайные токи, и чисто по теории вероятностей попадётся такая пульсация напряжения, которая будет иметь частоту резонанса кристалла (я так понимаю, имеется ввиду гармоника, которую можно выделить из электрического шума при запуске разложением Фурье).
Далее, эта резонансная гармоника будет с каждым разом усиливаться, пока не дорастёт до нужной амплитуды, а все лишние гармоники затухнут, потому что они не резонансные для кристалла, и кристалл их будет подавлять (трением).
Вы когда-нибудь задумывались, что это означает?
Сегодня читал про "кварцевый осциллятор".
В XX веке кварц добывали из земли, но сейчас его производят искусственно, так как только таким образом можно получить очень чистый кварц.
По составу кварц - это двуокись кремния.
Поскольку это кристалл, то нечистоты в нём вызывают нарушение пространственной структуры кристаллической решётки, которые могут снизить срок службы кристалла.
Далее наиболее чистая часть кристалла вырезается (лишнее, видимо, переплавляется), и нарезается на крошечные пластинки лазером.
Нужна очень высокая точность размера полученной пластинки, так как она определяет резонансную частоту его механических колебаний.
Также важно направление, в котором нарезается кристалл, так как при разных углах получатся резонаторы с разными частотами.
Для наручных часов это 32768 Герц, потому что раз в секунду такой кристалл генерирует такое количество импульсов, которое сбрасывает семибитный счётчик (а сброс семибитного счётчика, в свою очередь, прибавляет секунду в часах).
Как кристалл может генерировать импульсы?
Он является "пьезоэлектриком", то есть веществом, которое создаёт напряжение между разными концами, если за эти концы, скажем, потянуть, или сжать их (или изогнуть и т.п.).
Таким образом колеблющийся кристалл (как линейка, если её одним концом прижать к столу, а другой конец оттянуть и отпустить) генерирует колебания.
Колебания линейки затухнут из-за трения, и в кристалле тоже есть своё трение, и его колебания тоже затихли бы, если бы это был просто кристалл.
Такой "просто кристалл" называется "резонатором".
К кристаллу приделывают пару электродов (например, с разных сторон, в плоскости "линейки").
Теперь, если к резонатору добавить усилитель (например, на транзисторе), то кристалл будет колебаться вечно, так как он резонирует на определённой частоте, и, значит, своими колебаниями на этой частоте он создаёт напряжение (потому что пьезоэлектрик), которое колеблется с той же частотой.
Возникнут постоянные колебания с резонансной частотой.
Это называется "кварцевым осциллятором".
Как происходит самое первое колебание?
При включении цепи в ней возникают случайные токи, и чисто по теории вероятностей попадётся такая пульсация напряжения, которая будет иметь частоту резонанса кристалла (я так понимаю, имеется ввиду гармоника, которую можно выделить из электрического шума при запуске разложением Фурье).
Далее, эта резонансная гармоника будет с каждым разом усиливаться, пока не дорастёт до нужной амплитуды, а все лишние гармоники затухнут, потому что они не резонансные для кристалла, и кристалл их будет подавлять (трением).
Комментариев нет:
Отправить комментарий