Как проверить кварц осциллографом: инструкция
Кварцевые резонаторы широко используются в радиоэлектронике для генерации стабильных колебаний частоты. Для проверки работоспособности кварца часто применяют осциллограф - прибор, позволяющий визуализировать и анализировать электрические сигналы.
Подготовка к проверке кварца осциллографом
Прежде чем приступить к проверке кварца осциллографом, необходимо подготовить рабочее место и оборудование:
- осциллограф с полосой пропускания не менее 100 МГц; - мультиметр для предварительного тестирования кварца; - источник стабилизированного питания 5 В; - тестовая схема с кварцем; - соединительные провода; - паяльник, отвертка.
Проверка целостности кварца мультиметром
Перед установкой кварца в тестовую схему следует убедиться, что он исправен. Для этого измеряем сопротивление выводов кварца мультиметром в режиме омметра. Исправный кварц должен иметь сопротивление от единиц до сотен кОм.
Установка кварца в тестовую схему
Для проверки кварца осциллографом используется простая тестовая схема генератора на транзисторе с индуктивностью и конденсатором.
Последовательность установки: 1. Впаять выводы кварца в печатную плату. 2. Установить элементы схемы - резисторы, конденсаторы. 3. Вставить транзистор в панельку. 4. Проверить правильность монтажа визуально.
При монтаже кварца следует соблюдать полярность и избегать перегрева паяльником, чтобы не повредить кристалл.
Измерение параметров кварца осциллографом
После установки кварца в тестовую схему можно приступать к измерениям осциллографом. Для этого: 1. Подключить осциллограф к выходу генератора. 2. Подать питание 5В на схему. 3. Провести калибровку осциллографа.
Основные измеряемые параметры кварца осциллографом:
- Рабочая частота колебаний
- Амплитуда колебаний
- Форма выходного сигнала
- Добротность колебательного контура
Результаты измерений следует сравнить с паспортными данными проверяемого кварцевого резонатора. Отклонение характеристик в пределах 10% можно считать допустимым.
Определение рабочей частоты
Для измерения частоты сигнала на осциллографе используем курсорные измерения: 1. Включаем отображение курсоров на экране. 2. Устанавливаем курсор 1 на первый максимум сигнала. 3. Перемещаем курсор 2 на следующий такой же максимум. 4. Считываем period - период колебаний в секундах. 5. Рассчитываем частоту по формуле: f = 1 / period
Также можно воспользоваться функцией автоматического измерения частоты, если она есть в вашем осциллографе.
Измерение амплитуды колебаний
Амплитуда сигнала на выходе генератора зависит от напряжения питания и параметров схемы. Для ее измерения на осциллографе:
- Подключаем осциллограф к выходу тестовой схемы.
- Выбираем режим измерения амплитуды.
- Устанавливаем масштаб по вертикали для удобства считывания.
- Фиксируем амплитуду сигнала в вольтах или милливольтах.
Амплитуда колебаний зависит от частоты - чем выше частота, тем ниже амплитуда. Проверить эту зависимость можно, подключая к тестовой схеме кварцы с разными резонансными частотами.
Оценка формы сигнала
Проверить кварц также можно по форме сигнала на осциллографе. Идеальный гармонический сигнал должен быть синусоидальным. На практике могут наблюдаться небольшие искажения формы:
- Завал или срез вершин синусоиды
- Небольшая несимметричность
- Наличие помех
При сильных искажениях формы сигнала кварц считается неисправным.
Расчет добротности колебательного контура
Еще один метод проверить работоспособность кварца - рассчитать добротность колебательного LC-контура в тестовой схеме. Этот параметр характеризует избирательность контура на резонансной частоте.
Добротность рассчитывается по формуле:
Q = f / Δf
где f - резонансная частота контура, Δf - ширина полосы пропускания на уровне 0.707 от максимальной амплитуды.
Ширину полосы пропускания измеряем с помощью курсоров на осциллографе. Типовые значения добротности для кварцевых контуров лежат в пределах от 10000 до 100000.
Сравнение параметров с паспортными данными
После измерения основных параметров кварца осциллографом, полученные значения сравниваются с паспортными данными.
Сравниваются следующие характеристики:
- Рабочая частота
- Выходное напряжение при заданном Упит
- Потребляемый ток
- Добротность колебательного контура (при наличии паспортного значения)
Отклонения измеренных параметров от паспортных значений в пределах 10% считаются допустимыми.
| Параметр | Измерено | По паспорту | Отклонение |
| Частота, Гц | 1 МГц | 1.008 МГц | 0.8% |
| Увых при 5В | 2.1 В | 2 В | 5% |
Как видно из примера, измеренные значения частоты и выходного напряжения укладываются в допустимые пределы отклонений от паспорта.
Анализ результатов измерений
Если хотя бы один из ключевых параметров кварца выходит за пределы допустимых отклонений, необходим углубленный анализ:
- Повторное измерение при разных условиях
- Проверка точности измерений
- Оценка внешних воздействующих факторов
Это позволит выявить, вызвана ли проблема неисправностью кварца или какими-то внешними причинами.