На сегодняшний день в мире существует большое количество разнообразных компонентов электронных схем - резисторы, конденсаторы, микросхемы, транзисторы, диоды и различные их вариации, стабилитроны, кварцы и это ещё далеко не весь список. Раз существуют такие детали, значит, требуются и приборы для их проверки, а потому многие мультиметры позволяют без проблем замерять сопротивление резисторов, ёмкость конденсаторов, проверять транзисторы, чего в большинстве случаев достаточно для рядового радиолюбителя. Но некоторые радиодетали не получится взять и просто так проверить мультиметром, без специальных устройств-тестеров - к таким деталям можно отнести кварцевые резонаторы.
Кварцевые резонаторы, как правило, имеет специфичный металлический корпус, а потому их трудно спутать с чем-либо другим. Также у них имеет два вывода, либо две контактные площадки, если корпус предназначен для поверхностного монтажа. Используются кварцевые резонаторы для создания в электрических схемах колебаний высокой частоты, например, для создания тактовых импульсов для микроконтроллеров, либо для получения высокой несущей частоты радиопередатчика. Создать колебания подобного рода можно и с помощью обычной RC-цепи, такой способ также иногда используется, но обладает гораздо меньшей стабильностью частоты, а потому кварцевые резонаторы - незаменимые элементы во многих схемах. Ещё одно основное применение кварцев - отсчёт времени в часах, там используются специальные часовые кварцы, рассчитанные на частоту 32 768Гц. Именно это число является степенью двойки, а потому из него путём множества делений можно получить нужную для часов частоту 1Гц. Не трудно догадаться, что в таких кварцах очень важна стабильность частоты - ведь даже небольшое отклонение резонансной частоты часового кварца приведёт к тому, что часы, тактируемые от него, будут неизбежно сбиваться. Кварцевые резонаторы могут быть выпущены в разных корпусах, причём очень часто они имеют мелкую нечитаемую маркировку, либо вовсе стёртую, если это б.у. кварц. Для того, чтобы измерить резонансную частоту кварцевого резонатора, то есть проверить его работоспособность, нельзя просто подключить его к мультиметру и прозвонить, как обычный резистор. Существуют и фирменные тестеры кварцев, но порой их трудно найти в продаже, либо они стоят неоправданно много, поэтому в этой статье предлагается к сборке небольшое устройство, которое позволяется замерять частоту резонанса кварцев, оно позволит не только проверить работоспособность, но и посмотреть, не отклонилась ли заявленная частота кварца от фактической, что особенно актуально для б.у. элементов. Схема тестера показана ниже.
Как можно увидеть, схема состоит всего из двух высокочастотных транзисторов и представляет собой простой генератор Колпитца, который позволяет "запускать" кварцы, заставляя их вырабатывать электрические колебания. Здесь можно применить практически любые маломощные высокочастотные NPN транзисторы, например, хорошо подойдёт отечественный КТ368 в любом корпусе, либо импортные 2SC930, 2SC829, 2SC933. В левой части схемы, в пунктирной рамке показан кварцевый резонатор - собственно тот, частоту которого требуется измерить. Для него при сборке схемы желательно изготовить посадочные контакты-зажимы, чтобы можно было быстро и без пайки менять разные кварцы. При этом соединения до самого кварца от схемы должны быть как можно короче. Контакты схемы, обозначенные "VCC" и идущие стрелочкой вверх - на них подаётся плюс питания, минус же подключается к контактам "GND" - они есть земля. Питается схема от напряжения 9-12В и потребляет совсем небольшой ток. В качестве источника можно использовать, например, USB выход и повышающий до 9В преобразователь, готовый импульсный блок питания на 9-12В, либо трансформатор с выпрямителем и сглаживающим конденсатором. Самым оптимальным источником питания будет являться батарейка крона - она имеет нужное напряжение и позволит работать схеме полностью автономно без внешнего питания. Обозначением "Power in" на схеме показан разъём для подачи питания, при этом конденсатор С4 является сглаживающим питание. Здесь не помешает поставить электролитический на 47-100 мкФ параллельно керамическому/плёночному на 100 нФ, что указан на схеме. Каскад на первом транзисторе является непосредственно генератором колебаний, а второй каскад работает в роли повторителя, уменьшая выходное сопротивление и повышая стабильность схемы. С выхода OUTPUT снимается синусоидальный сигнал, частота которого сгенерирована установленным кварцем. К выходу можно подключить, например, осциллограф и увидеть не только точную частоту, на которой работает данный кварц, но и форму сигнала, которая получается на выходе этой схемы. Также можно подключить к выходу схемы и обычный частотомер, это позволит увидеть частоту и убедиться в работоспособности нужного кварца.
Элементы схемы рассчитаны для правильной работы генератора Колпитца, а потому не стоит изменять их в больших пределах. Для данной схемы можно использовать выводные резисторы мощностью 0,25Вт, и керамические либо плёночные конденсаторы на напряжение не больше 50-100В. Тестер позволит проверять кварцы частотой от 2 до 27 МГц, что покрывает почти весь диапазон чаще всего используемых кварцевых резонатором. Схема также может запускаться и с кварцами более высокой частоты, вплоть до 50 МГц, но при этом амплитуда сигнала на выходе будет значительно падать. При сборке важно соблюдать аккуратность - высокочастотные устройства, в том числе и эта схема, не допускают неаккуратной сборки. Выводы компонентов должны быть как можно короче, все лишние отрезки выводов должны быть откушены. Также после сборки обязательно нужно удалить все остатки флюса, ведь паразитные ёмкости и сопротивления на плате могут не позволить схеме запуститься, либо она будет работать не стабильно. Собрать схему можно, например, на макетной плате.
Либо же можно просто выточить на отрезке текстолита изолирующие канавки, буквально разделив сплошную медную поверхность на участки для пайки в соответствии со схемой. Такой вариант исполнения виден на одной из картинок выше. Но также можно развести и полноценную печатную плату, а затем выполнить её методом ЛУТ или фоторезистом. Готовое устройство не помешает установить в корпус, при этом он будет содержать панельку для вставки тестируемого кварца, выход для осциллографа или частотомера и гнездо питания, если не используется автономное питание от кроны. Удачной сборки!
