>>> Перейти на мобильный размер сайта >>>

Учебное пособие

Профессия СБОРЩИК РЭА

§ 44. Пьезоэлектрические резонаторы и фильтры

В РЭА, предназначенной для точного измерения частоты электрических колебаний, а также в устройствах связи широко применяют пьезоэлектрические резонаторы и фильтры. Пьезоэлектрические резонаторы — это пластины, вырезанные определенным образом из кристаллов кварца, турмалина или других материалов, обладающих пьезоэлектрическим эффектом. Он проявляется в возникновении на гранях кварца электрических зарядов при воздействии на него знакопеременных механических деформаций.

Этот эффект обратим: при воздействии знакопеременного заряда в пластине кварца возникают механические колебания, которые вызывают на его гранях появление переменных электрических зарядов.

Кварцевая пластина, как и любая упругая механическая система, имеет определенную частоту собственных колебаний. При равенстве частот переменного напряжения и собственных механических колебаний наступает резонанс и амплитуда последних резко возрастает, т. е. кварцевая пластина ведет себя как колебательный контур, настроенный на определенную частоту, но в отличие от него обладает очень высокой стабильностью. Благодаря этому качеству пьезоэлектрические резо-нанты широко используют для стабилизации частоты всевозможных генераторов, а также в полосовых фильтрах. Необходимо отметить, что чем выше требуемая частота колебаний, тем тоньше должна быть пластина. Пьезоэлектрический резонатор показан на рис. 88, а.

Рис. 88. Пьезоэлектрические устройства:
а — резонатор и его условное обозначение, б — пьезоэлектрический фильтр и его условное обозначение

Несколько пьезоэлектрических резонаторов, соединенных определенным образом, образуют фильтр, пропускающий узкую полосу частот. С разработкой пьезокерамики полосовые фильтры из пьезоэлектрических резонаторов стали широко применять в радиотелевизионной аппаратуре. Для простоты эти фильтры изображают на схемах в виде прямоугольника с четырьмя выводами (рис. 88, б).

Пьезоэлектрические резонаторы применяют также в устройствах, предназначенных для задержки электрических сигналов па определенный заданный промежуток времени (в ультразвуковых линиях задержки). В этих устройствах имеются два резонатора (преобразователя), разделенных средой, в которой ультразвуковые колебания распространяются с относительно небольшой скоростью. Один из преобразователей служит для возбуждения в веществе продольных механических колебаний, другой — для преобразования дошедших до него колебаний снова в электрические колебания.

Ультразвуковую линию задержки изображают двумя символами пьезоэлектрических элементов с отрезком прямой, над которой указывают время задержки.