Как проверить кварцевый резонатор.
Сразу хотелось бы сказать, что проверить кварцевый резонатор с помощью мультиметра не получится. Для проверки кварцевого резонатора с помощью осциллографа необходимо подключить щуп к одному из выводов кварца, а земляной крокодил к другому, но такой способ не всегда даёт положительный результат, далее описано почему.
Одна из основных причин выхода из строя кварцевого резонатора — банальное падение, поэтому если перестал работать пульт от телевизора, брелок от сигнализации автомобиля, то первым делом необходимо его проверить. Проверить генерацию на плате не всегда получается потому, что щуп осциллографа имеет некоторую ёмкость, которая обычно составляет около 100pF, то есть, подключая щуп осциллографа, мы подключаем конденсатор номиналом 100pF. Так как номиналы ёмкостей в схемах кварцевых генераторов составляют десятки и сотни пикофарад, реже нанофарады, то подключение такой ёмкости вносит значительную ошибку в расчётные параметры схемы и соответственно может привести к срыву генерации. Ёмкость щупа можно уменьшить до 20pF, если установить делитель на 10, но и это не всегда помогает.
Исходя из выше написанного можно сделать вывод, что для проверки кварцевого резонатора нужна схема, при подключении к которой щупа осциллографа не будет срываться генерация, то есть схема должна не чувствовать ёмкость щупа. Выбор пал на генератор Клаппа на транзисторах, а для того чтобы не срывалась генерация к выходу подключён эмиттерный повторитель.
Сначала схема была собрана на макетке, но запустить на ней кварцевый резонатор резонансная частота которого выше 8МHz, не удалось, оно и понятно, на макетке сильно много паразитных элементов, которые начинают проявляться с повышением частоты, также при увеличении частоты надо стараться делать соединения между элементами схемы как можно короче. Поэтому было решено собрать схему на фольгированном стеклотекстолите.
Если поставить плату на просвет видно, что с помощью сверла получаются аккуратненькие пятачки, если сверлить шуруповёртом, то почти аккуратненькие). По сути это тот же монтаж на пятачках, только пятачки не наклеиваются, а сверлятся.
Фотографию сверла можно увидеть ниже.
Теперь давайте перейдём непосредственно к проверке кварцев. Сначала возьмём кварц на 4.194304MHz.
Кварц на 8MHz.
Кварц на 14.31818MHz.
Кварц на 32MHz.
Хотелось бы несколько слов сказать про гармоники, Гармоники — колебания на частоте кратной основной, если основная частота кварцевого резонатора 8MHz, то гармониками в этом случае называют колебания на частотах: 24MHz – 3-я гармоника, 40MHz – 5-я гармоника и так далее. У кого-то мог возникнуть вопрос, почему в примере только нечётные гармоники, потому что кварц на чётных гармониках работать не может.
Кварцевого резонатора на частоту выше 32MHz у меня не нашлось, но даже этот результат можно считать отличным.
Очевидно, что для начинающего радиолюбителя предпочтителен способ без использования дорогостоящего осциллографа, поэтому ниже изображена схема для проверки кварца с помощью светодиода. Максимальная частота кварца, который удалось проверить с помощью этой схемы составляет 14MHz, следующий номинал который у меня был это 32MHz, но с ним генератор уже не запустился, но от 14MHz до 32MHz большой промежуток, скорее всего до 20MHz будет работать.
Пожалуй, это всё, что хотелось рассказать про проверку кварцевых резонаторов. Сверло можно купить тут.
Точное измерение частоты кварца без измерительных приборов
Измерить частоту кварца очень просто, для этого достаточно иметь частотомер. Собрать частотомер тоже несложно (например, по этой схеме). Но для этого нужен эталонный кварцевый резонатор с известной [с высокой точностью] частотой. Чем менее точно известна эта частота, тем выше будет погрешность прибора. Тут следует заметить, что в продаже, обычно, встречаются кварцы с достаточно большим отклонением частоты от заявленной. Вообще, после производства партии кварцев они проходят сортировку с разделением на группы по величине отклонения частоты: высокоточные (для серьёзного оборудования), приемлимой точности (для прочих устройств) и все остальные (полубрак, для последующей утилизации на всяких алиэкспрессах занедорого). В итоге, получаем замкнутый круг. Но, к счатью, существует довольно простой (но совсем не быстрый) способ точно измерить частоту, не имея ни эталонного кварца, ни поверенного частотомера. Потребуется лишь компьютер с интернетом и любой микроконтроллер.
В качестве эталона частоты можно использовать компьютерные часы, имеющие высокую точность хода благодаря синхронизации времени по протоколу NTP. Этот протокол обеспечивает точность хода часов до 10мс и выше (зависит от используемого сервера точного времени). Т.е., если реализовать часы на микроконтроллере и сравнить их время с эталонным за достаточно длительный период (дни-недели), то можно определить погрешность хода этих часов, а, следовательно, и погрешность «тикающего» в них кварца.
Часы легко сделать на любом микроконтроллере. Я использовал ATMega8. МК тактируется от измеряемого кварца и подключается к компьютеру через интерефейс UART посредством преобразователя UART-USB. На компьютере при этом запускается скрипт, который периодически опрашивает микроконтроллерные часы, получает их время, сравнивает его с системным и вычисляет реальную частоту кварца. Начальная (приблизительная) частота кварца указывается в прошивке и будет уточняться в процессе измерения — чем больше времени пройдёт, тем точнее получится посчитать расхождения часов (т.е., реальную частоту кварца).
Метод был опробован на кварце 16МГц. Измеряемая частота со временем росла. Измерение длилось около 10 дней, после чего монотонный рост измеряемой частоты сменился коллебаниями вблизи значения 16,000,048 Гц. На графике можно видеть, как результат измерения стремится к этому значению со временем (по оси Х — секунды, график построен за двое суток).
Скрипт отображает прошедшее время, погрешность его измерения и реальную частоту кварца. В аттаче исходники прошивки часов и python-скрипт.
Как измерить частоту кварцевого резонатора
В некоторых мультиметрах существуе функция измерения частоты переменного тока. Так в измерительном приборе M 890 F есть 2 диапазона «0-2 кГц» и «0-20 кГц». С помощью такого прибора можно проверять работоспособность и основную резонансную частоту кварцевых резонаторов частотой до 20 МГц. Для этого мультиметр нужно дополнить несложной приставкой, схема которой представлена на рисунке 1.
Рис. 1 Приставки к мультиметру для проверки кварцевых резонаторов
Основной элемент схемы—микросхема CD4060, которая содержит в своем корпусе мультивибратор и 14-разрядный двоичный счетчик. Практика показывает, что эта микросхема прилично работают на частотах до 20 МГц (правда, при этом выходной сигнал приближается по форме к синусоидальному и его уровень значительно снижается).
К разъему Х1 подключают измеряемый кварцевый резонатор частотой от 100 кГц до 20МГц. К разъему Х2 должен быть подключен вход мультиметра, переключенного на измерение частоты. При исправном резонаторе прибор покажет значение отличное от нуля. Чтобы определить примерно частоту резонатора нужно показания прибора умножить на число 1024. То есть, например, если прибор показывает 9760 кГц, то резонансная частота исследуемого резонатора будет равна 9760 х 104810 МГц.
Тема: Как определить частоту кварцевых резонаторов
Наберите в поисковике «Яндекса» :
«Как определить частоту кварцевых резонаторов».
Откроется несколько вариантов. Возможно это поможет Вам!
Помнится в одном из номеров журнала «Радио» 70-75г.г.прошлого века была методика конкретно для кварцев групп А и Б. Может быть кто вспомнит точнее .
Или у кого есть «Путеводитель по страницам журнала Радио», можно найти конкретно. Были в то время такие справочники .
- Поделиться
- Поделиться этим сообщением через
- Digg
- Del.icio.us
- Technorati
- Разместить в ВКонтакте
- Разместить в Facebook
- Разместить в MySpace
- Разместить в Twitter
- Разместить в ЖЖ
- Разместить в Google
- Разместить в Yahoo
- Разместить в Яндекс.Закладках
- Разместить в Ссылки@Mail.Ru
- Reddit!
