Colecții

Cronologie și istorie a rezonatorului de cristal de cuarț

Cronologie și istorie a rezonatorului de cristal de cuarț


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Uneori este interesant să ne uităm la modul în care a fost dezvoltat cristalul de cuarț și la unele dintre datele semnificative din cadrul cronologiei sale. De la primele descoperiri de la începuturile istoriei electrice și electronice până în zilele actuale.

Unitățile de rezonare cu cristale de cuarț timpurii erau mari și voluminoase, dar rezonatoarele de cristal de cuarț de astăzi sunt mult mai mici. Acestea sunt conținute în cutii închise ermetic și pot fi obținute chiar și în pachete de montaj la suprafață.

Stilurile pentru cristalele de cuarț s-au schimbat, iar performanțele lor s-au îmbunătățit semnificativ în aproape toate aspectele de-a lungul anilor.

Rezonatoare de cristal de cuarț

Cristalele de cuarț utilizează efectul piezo-electric pentru a lega domeniul electric de rezonanțele Q foarte mari ale cristalului de cuarț în sine.

Utilizarea acestor cristale permite fabricarea unor rezonatoare de înaltă performanță și astăzi costul acestor cristale poate fi foarte scăzut având în vedere performanțele lor. Evident, cristalele cu toleranță ridicată sunt disponibile la un preț mai mare, dar multe dintre cele cu cost redus sunt utilizate în multe domenii ale proiectării și fabricării electronice.

Aceste cristale sunt utilizate într-o mare varietate de zone, de la elementul rezonant în oscilatoarele de ceas din plăcile cu microprocesor, PC-uri etc., până la oscilatoarele de cristal pentru proiectarea RF, precum și în oscilatoarele de cristal controlate de tensiune VCXO, oscilatoarele de cristal compensate de temperatură TCXO și, de asemenea, foarte ridicate oscilatoare cu cristale controlate de cuptor OCXO.

Având în vedere utilizarea lor răspândită și comună, este interesant să vedem cum s-au dezvoltat aceste componente de-a lungul anilor.

Notă privind rezonatoarele cu cristale de cuarț:

Cristalele de cuarț au devenit o parte esențială a electronicii actuale, oferind un rezonator de înaltă performanță la un cost redus. Aceste componente sunt utilizate ca element rezonant în multe modele electronice de la oscilatoare de ceas cu microprocesor la modele RF pentru oscilatoare la oscilatoare stabile de înaltă performanță și, de asemenea, în filtrele de cristal.

Citiți mai multe despre Tehnologia rezonatorului de cristal de cuarț.

Cronologia rezonatorului cu cristal de cuarț

Tabelul de mai jos prezintă câteva dintre etapele majore din cronologia istoriei utilizării cristalelor de cuarț în proiectele de circuite radio și electronice.

De-a lungul anilor, utilizarea rezonatoarelor de cristal de cuarț în desenele electronice a crescut rapid. De la primele lor utilizări, în principal în proiectarea RF, au devenit mai utilizate pe scară largă și în alte domenii ale electronicii.

Rezonator de cristal de cuarț
Cronologie și istoric: - Date cheie
AnDetalii cronologie
Epoca greacă vecheCuarțul a fost cunoscut și a atras atenția multor popoare din cele mai vechi timpuri; cristalele limpezi de apă de cuarț erau cunoscute de grecii antici ca krystallos.
1530Numele de cuarț este un vechi cuvânt german. Originea sa este incertă, dar se pare că a fost folosită mai întâi de Georgius Agricola în această perioadă.
1880Jacques și Pierre Curie observă și investighează efectul piezo-electric din cuarț.
1893Lordul Kelvin investighează în continuare efectul piezoelectric în cristalele de cuarț și dezvoltă o valoare pentru constanta piezo-electrică.
1917Oscilatorul este dezvoltat de Alexander Nicholson de la Laboratoarele Bell folosind sarea Rochelle și brevetează ideea în 1918.
1918

Paul Langevin investighează utilizarea plăcilor tăiate din cristale de cuarț pentru a dezvolta un sistem sonar timpuriu pentru detectarea submarinelor. Sistemul nu a fost perfecționat decât după 1918.

Pentru această lucrare, Langevin a folosit plăci de cuarț tăiate X pentru a genera și apoi a detecta undele sonore din apă.

1918 - 1921Atât A W Nicholson de Bell Laborites, cât și profesorul W G Cady de la Universitatea Wesleyan studiază oscilatoarele piezoelectrice.
1921Prof. W. G. Cady de la Universitatea Wesleyan a brevetat un oscilator cu cristale de cuarț. Pentru acest brevet, el a folosit un rezonator cu cristale de cuarț pentru a controla frecvența unui oscilator. În general, este acceptat faptul că Cady a fost primul care a folosit un cristal de cuarț pentru a controla frecvența unui circuit oscilator.
1923Profesorul de la Harvard, G W Pierce dezvoltă un circuit oscilator de cristal care plasează cristalul între grilă și anodul supapei / tubului de vid. Acesta este un predecesor al configurației oscilatorului Pierce.
1925Westinghouse a instalat un oscilator de cristal pentru oscilatorul principal al stației de difuzare KDKA.
1925Un circuit echivalent pentru rezonatorul cu cristale de cuarț este dezvoltat de Van Dyke.
1926Multe alte stații de difuzare folosesc oscilatoare controlate cu cristal pentru controlul frecvenței semnalului. Pe măsură ce alocările de canale încep să devină mai apropiate pe măsură ce mai multe posturi încep să transmită, necesitatea unui control mai frecvent al frecvenței devine importantă.
1926Cristalul tăiat în Y a fost descoperit și folosit pentru prima dată. Până în acest moment, cristalele de cuarț tăiate X au fost singura formă utilizată. S-a descoperit că, deși cristalul tăiat X are un coeficient de temperatură de aproximativ -20ppm / ° C și cristalul tăiat Y prezintă un coeficient de temperatură de aproximativ + 100ppm / ° C, a arătat modul în care tăieturile diferite ar putea prezenta coeficienți de temperatură diferiți.
În jurul anului 1926Experimentatorii radio amatori încep să folosească cristale de cuarț pentru oscilatoarele principale din emițătoarele lor. Aceste oscilatoare au permis obținerea unei ieșiri mai mari de la oscilator în comparație cu un oscilator reglat LC, ceea ce înseamnă că au fost necesare mai puține supape / tuburi în proiectarea lor. Având în vedere costurile asociate cu supapele / tuburile la momentul respectiv, acesta a fost un aspect major. Cristalele de cuarț au dat, de asemenea, un semnal mult mai stabil.
1927Primul oscilator cu cristale de cuarț standard dezvoltat de Warren Marrison de la Bell Laboratories.
1934Au fost văzute pentru prima dată tăieturile AT și BT pentru rezonatoarele de cristal de cuarț. Aceste tăieturi au fost descoperite independent de Lack, Willard și Fair în SUA, Koga în Japonia și Bechmann și Straubel în Germania.
1950La Bell Laboratories a fost dezvoltat un proces hidrotermal pentru creșterea cristalelor de cuarț la scară comercială.
1956Cuarțul cultivat sintetic devine disponibil pe scară largă.
1968Juergen Staudte de la North American Aviation a inventat un proces fotolitografic pentru fabricarea oscilatoarelor cu cristale de cuarț. Acest lucru le-a permis să fie făcute suficient de mici pentru produse portabile, cum ar fi ceasurile.
1974Cristal de cuarț tăiat SC teoretizat de R Holland. Conceptul nu a fost realizat în această etapă, ci doar propus teoretic.
1976Primele cristale tăiate SC devin disponibile. Acestea sunt utilizate în principal pentru oscilatoarele cu cristale controlate prin cuptor, deoarece au coeficientul lor optim de temperatură la o temperatură în care funcționează aceste oscilatoare controlate prin cuptor.

Construcția unor rezonatoare de cristal de cuarț timpurii

Cristalele moderne de cuarț folosesc acum tehnici de fabricație extrem de sofisticate. În unele zone au similitudini cu fabricarea semiconductorilor. Ambele folosesc tehnici precum gravarea chimică pentru a obține cea mai mare precizie.

Astăzi, cristalele de cuarț moderne sunt conținute în pachete închise ermetic pentru a asigura cele mai scăzute niveluri de îmbătrânire.

Cu toate acestea, acest lucru nu a fost întotdeauna cazul, iar cristalele timpurii de cuarț erau ținute între două plăci încărcate cu arcuri care nu au fost sigilate în niciun fel.

Cu unitățile de cristal de cuarț mai vechi, a fost posibil să le dezasamblați prin simpla desfacere a câtorva șuruburi. Deși este posibil să fi fost protejate de praf major și alte obiecte, nu au fost sigilate de atmosferă și, ca urmare, specificații precum îmbătrânirea nu ar fi fost la fel de bune ca rezonatoarele de cristal moderne.

Era chiar posibil să-i scoți din suporturi și să-i tratezi. Deși ar putea fi curățați cu un solvent organic, acest lucru ar duce totuși la intrarea substanțelor chimice în rețeaua cristalină și la modificarea frecvenței.

Reglarea frecvenței unor rezonatoare de cristal mai vechi

Cu toate acestea, un avantaj a fost că a fost posibilă „ajustarea” frecvenței. S-a constatat că un mic marcaj cu creion (grafit) pe cristal i-ar reduce frecvența ușor.

Deși tehnologia rezonatorului cu cristale de cuarț nu are investiția altor tehnologii legate de electronică precum siliciu și circuite integrate, joacă totuși un rol foarte important în industria electronică. Dezvoltările continuă să fie făcute și date suplimentare vor fi adăugate la cronologie pe măsură ce istoricul va continua.


Priveste filmarea: Cum purificam cristalele brute? (Mai 2022).