Kokoelmat

Kvartsi-kristalliresonaattorin aikajana ja historia

Kvartsi-kristalliresonaattorin aikajana ja historia

Joskus on mielenkiintoista tarkastella kuinka kvartsikide kehitettiin ja joitain merkittäviä päivämääriä sen aikajanalla. Varhaisimmista löytöistä sähkö- ja elektroniikkahistorian alusta nykypäivään.

Varhaiset kvartsi-resonaattoriyksiköt olivat suuria ja isoja, mutta nykyiset kvartsi-resonaattorit ovat paljon pienempiä. Ne sisältyvät ilmatiiviisti suljettuihin tölkeihin, ja ne voidaan saada jopa pinta-asennettavissa pakkauksissa.

Kvartsikiteiden tyylit ovat muuttuneet ja niiden suorituskyky on parantunut merkittävästi käytännöllisesti katsoen kaikilla puolilla vuosien varrella.

Kvartsikiteiset resonaattorit

Kvartsikiteissä käytetään pietsosähköistä vaikutusta yhdistämään sähköinen alue itse kvartsikiteiden erittäin korkeiden Q-resonanssien kanssa.

Näiden kiteiden käyttö mahdollistaa erityisen korkean suorituskyvyn resonaattoreiden valmistamisen, ja nykyään näiden kiteiden hinta voi olla hyvin alhainen niiden suorituskyvyn kannalta. Ilmeisesti korkean toleranssin kiteitä on saatavana korkeampaan hintaan, mutta monia edullisia kiteitä käytetään monilla elektroniikan suunnittelun ja valmistuksen alueilla.

Näitä kiteitä käytetään monenlaisilla alueilla, mikroprosessorilevyjen, tietokoneiden jne. Kellooskillaattoreiden resonanssielementistä, RF-suunnittelua varten tarkoitettuihin kideoskillaattoreihin sekä jänniteohjattuihin VCXO-kideoskillaattoreihin, TCXO-lämpötilakompensoitaviin kideoskillaattoreihin ja myös erittäin korkeisiin suorituskykyiset uunilla ohjattavat OCXO-kideoskillaattorit.

Kun otetaan huomioon niiden laaja ja yleinen käyttö, on mielenkiintoista nähdä, miten nämä komponentit kehittyivät vuosien varrella.

Kvartsi-resonaattoreita koskeva huomautus:

Kvartsikiteistä on tullut olennainen osa nykypäivän elektroniikkaa, joka tarjoaa korkean suorituskyvyn resonaattorin edullisin hinnoin. Näitä komponentteja käytetään resonanssielementtinä monissa elektronisissa malleissa mikroprosessorin kellooskillaattoreista oskillaattoreiden RF-malleihin korkean suorituskyvyn vakaisiin oskillaattoreihin ja myös kidesuodattimissa.

Lue lisää Kvartsikide-resonaattoritekniikka.

Kvartsi-resonaattorin aikajana

Alla olevassa taulukossa esitetään joitain tärkeimpiä virstanpylväitä kvartsikiteiden käytön historian aikajanalla radio- ja elektronisten piirien suunnittelussa.

Vuosien varrella kvartsi-resonaattorien käyttö elektronisissa malleissa on kasvanut nopeasti. Aikaisista käyttökohteistaan ​​lähinnä radiosuunnittelussa, niistä on tullut entistä laajempaa myös muilla elektroniikan aloilla.

Kvartsi-kristalliresonaattori
Aikajana ja historia: - Keskeiset päivämäärät
VuosiAikajanan tiedot
Muinaiset kreikkalaiset ajatKvartsi on ollut tiedossa ja herättänyt monien ihmisten huomiota jo varhaisimmista ajoista lähtien; muinaiset kreikkalaiset tunsivat vesikirkkaat kvartsikiteet krystalloksina.
1530Nimi kvartsi on vanha saksalainen sana. Sen alkuperä on epävarma, mutta näyttää siltä, ​​että Georgius Agricola on käyttänyt sitä ensin tuohon aikaan.
1880Jacques ja Pierre Curie huomaavat ja tutkivat pietsosähköistä vaikutusta kvartsissa.
1893Lord Kelvin tutkii pietsosähköistä vaikutusta kvartsikiteissä ja kehittää arvon pietsosähköiselle vakiolle.
1917Oskillaattorin on kehittänyt Alexander Nicholson Bell Laboratories -yrityksestä Rochelle-suolan avulla ja patentoi idean vuonna 1918.
1918

Paul Langevin tutkii kvartsikiteistä leikattujen levyjen käyttöä varhaisen luotainjärjestelmän kehittämiseksi sukellusveneiden havaitsemiseksi. Järjestelmää täydennettiin vasta vuoden 1918 jälkeen.

Tätä työtä varten Langevin käytti X-leikattuja kvartsilevyjä tuottamaan ja havaitsemaan sitten ääniaallot vedessä.

1918 - 1921Sekä A W Nicholson of bell Laborites että professori WG Cady Wesleyanin yliopistosta tutkivat pietsosähköisiä oskillaattoreita.
1921Professori W.G.Cady Wesleyanin yliopistosta patentoi kvartsikideoskillaattorin. Tätä patenttia varten hän käytti kvartsi-resonaattoria oskillaattorin taajuuden säätämiseen. Hän kuvasi myös kvartsitankojen ja -levyjen käyttöä taajuusstandardeiksi ja aaltosuodattimiksi. On yleisesti hyväksyttyä, että Cady käytti ensimmäisenä kvartsikiteitä oskillaattoripiirin taajuuden säätämisessä.
1923Harvardin professori G W Pierce kehittää kideoskillaattoripiirin, joka sijoittaa kiteen ritilän ja venttiilin / tyhjiöputken anodin väliin. Tämä on Pierce-oskillaattorikokoonpanon edeltäjä.
1925Westinghouse asensi kideoskillaattorin lähetysasemansa KDKA-pääoskillaattorille.
1925Kvartsikideresonaattorin vastaavan piirin on kehittänyt Van Dyke.
1926Monet muut lähetysasemat käyttävät kideohjattuja oskillaattoreita signaalitaajuudensa säätämiseen. Kun kanavamääritykset alkavat lähentyä, kun useampi asema alkaa lähettää, tarve lähemmälle taajuuden ohjaukselle tulee tärkeäksi.
1926Y-leikattu kide löydettiin ja käytettiin ensin. Tähän asti X-leikatut kvartsikiteet olivat olleet ainoa käytetty muoto. Havaittiin, että vaikka X-leikatun kiteen lämpötilakerroin on noin -20ppm / ° C ja Y-leikatun kiteen lämpötilakerroin on noin + 100ppm / ° C, se osoitti, kuinka erilaisilla leikkeillä voi olla erilaisia ​​lämpötilakertoimia.
Noin 1926Amatööriradiokokeilijat alkavat käyttää kvartsikiteitä pääoskillaattoreihin lähettimissään. Nämä oskillaattorit mahdollistivat oskillaattorin suuremman tuotoksen verrattuna LC-viritettyyn oskillaattoriin, mikä tarkoittaa, että niiden suunnittelussa vaadittiin vähemmän venttiilejä / putkia. Koska venttiileihin / putkiin liittyvät kustannukset olivat tällä hetkellä korkeat, tämä oli tärkeä näkökohta. Kvartsikiteet antoivat myös paljon vakaamman signaalin.
1927Ensimmäinen kvartsi-kideoskillaattoristandardi, jonka on kehittänyt War Laboratories Bell Laboratories.
1934Kvartsi-resonaattoreiden AT- ja BT-leikkaukset nähtiin ensin. Nämä leikkaukset löysivät itsenäisesti Lack, Willard and Fair Yhdysvalloissa, Koga Japanissa ja Bechmann ja Straubel Saksassa ..
1950Bell Laboratoriesissa kehitettiin hydroterminen prosessi kvartsikiteiden kasvattamiseksi kaupallisessa mittakaavassa.
1956Synteettisesti kasvatettu kvartsi tulee laajalti saataville.
1968Juergen Staudte Pohjois-Amerikan ilmailusta keksi fotolitografisen prosessin kvartsikiteoskillaattoreiden valmistamiseksi. Tämä mahdollisti niiden tekemisen tarpeeksi pieniksi kannettaville tuotteille, kuten kelloille.
1974R-leikattu SC-kvartsikide. Käsitettä ei toteutettu tässä vaiheessa, vaan se ehdotettiin vain teoriassa.
1976Ensimmäiset SC-leikatut kiteet tulevat saataville. Niitä käytetään pääasiassa uunissa ohjattuihin kideoskillaattoreihin, koska niiden optimaalinen lämpötilakerroin on lämpötilassa, jossa nämä uuniohjatut oskillaattorit toimivat.

Varhaiskvartsikiteisten resonaattorien rakentaminen

Moderneissa kvartsikiteissä käytetään nyt erittäin kehittyneitä valmistustekniikoita. Joillakin alueilla niillä on yhtäläisyyksiä puolijohteiden valmistukseen. Molemmat käyttävät tekniikoita, kuten kemiallista syövytystä, saadakseen parhaan tarkkuuden.

Nykyään modernit kvartsikiteet sisältyvät ilmatiiviisti suljettuihin pakkauksiin alhaisimman ikääntymisen varmistamiseksi.

Näin ei kuitenkaan ole aina ollut, ja varhaisia ​​kvartsikiteitä pidettiin kahden jousitetun kuormitetun levyn välissä, joita ei ollut millään tavalla suljettu suuresti.

Vanhemmilla kvartsikideyksiköillä oli mahdollista purkaa ne yksinkertaisesti avaamalla muutama ruuvi. Vaikka ne on ehkä suojattu suurelta pölyltä ja muilta esineiltä, ​​niitä ei suljettu ilmakehästä, ja sen seurauksena vanhenemisen kaltaiset ominaisuudet eivät olisi olleet läheskään yhtä hyviä kuin nykyajan kristalliresonaattorit.

Oli jopa mahdollista ottaa ne pois pidikkeistään ja käsitellä niitä. Vaikka ne voitaisiin puhdistaa orgaanisella liuottimella, tämä johtaisi silti kemikaalien pääsyyn kristallihilaan ja aiheuttaen taajuusmuutoksia.

Joidenkin vanhempien kristalliresonaattoreiden taajuuden säätäminen

Yksi etu oli kuitenkin se, että taajuus oli mahdollista "säätää". Todettiin, että pieni lyijykynän lyijy (grafiitti) merkki kiteellä alensi sen taajuutta hieman.

Vaikka kvartsi-resonaattoriteknologialla ei ole investointeja muihin elektroniikkaan liittyviin tekniikoihin, kuten piiin ja integroituihin piireihin, sillä on kuitenkin erittäin tärkeä rooli elektroniikkateollisuudessa. Kehityksiä tehdään edelleen, ja aikajanalle lisätään lisää päivämääriä historian edetessä.


Katso video: MUN TAIKAKIVET (Lokakuu 2021).