Princip rada cistalnog oscilatora

Sažetak kristalnog oscilatora

Kristalni oscilator odnosi se na pločicu izrezanu iz kvarcnog kristala prema određenom kutu azimuta, kvarcni kristalni rezonator, koji se naziva kvarcni kristal ili kristalni oscilator;Kristalni element s IC dodanim unutar paketa naziva se kristalni oscilator.Proizvodi se uglavnom pakiraju u metalne kutije, ali također iu staklene, keramičke ili plastične kutije.

Princip rada kristalnog oscilatora

Kvarcni kristalni oscilator je rezonantni uređaj napravljen od piezoelektričnog efekta kvarcnog kristala.Njegov osnovni sastav je otprilike sljedeći: od kvarcnog kristala prema određenom rezu azimuta, obloženog slojem srebra na svoje dvije odgovarajuće površine kao elektrode, zavarena je olovna žica na svakoj elektrodi spojena na iglu, spojena s omotačem koji se sastoji od kvarcni kristalni rezonator, koji se naziva kvarcni kristal ili kristal, kristalna vibracija.Proizvodi se uglavnom pakiraju u metalne kutije, ali također iu staklene, keramičke ili plastične kutije.

Ako se na dvije elektrode kvarcnog kristala primijeni električno polje, čip se mehanički deformira.Nasuprot tome, ako se mehanički pritisak primijeni na obje strane čipa, električno polje će se generirati u odgovarajućem smjeru čipa.Ovaj fizikalni fenomen naziva se piezoelektrični učinak.Ako se na dva pola čipa primijeni izmjenični napon, čip će generirati mehaničke vibracije, koje će zauzvrat generirati izmjenična električna polja.

Općenito, amplituda mehaničkih vibracija čipa i amplituda izmjeničnog električnog polja je vrlo mala, ali kada je frekvencija primijenjenog izmjeničnog napona određena vrijednost, amplituda se značajno povećava, mnogo više nego kod drugih frekvencija. , ovaj se fenomen naziva piezoelektrična rezonancija, koja je vrlo slična rezonanciji LC kruga.Njegova rezonantna frekvencija povezana je s načinom rezanja, geometrijom i veličinom strugotine.

Kada kristal ne vibrira, može se smatrati ravnim kondenzatorom koji se naziva elektrostatički kapacitet C, a njegova je veličina povezana s geometrijskom veličinom čipa i područjem elektrode, općenito oko nekoliko skin metoda do desetaka skin metoda .Kada kristal oscilira, inercija mehaničke vibracije je ekvivalentna induktivitetu L. Općenito, vrijednosti L kreću se od desetaka do stotina stupnjeva.Elastičnost čipa može biti ekvivalentna kapacitetu C, koji je vrlo mali, obično samo 0,0002 ~ 0,1 pikograma.Gubitak uzrokovan trenjem tijekom vibracije pločice je ekvivalentan R, koji ima vrijednost od oko 100 ohma.Budući da je ekvivalentni induktivitet čipa vrlo velik, a C vrlo mali, R je također mali, pa je faktor kvalitete Q kruga vrlo velik, do 1000 ~ 10000. Osim toga, rezonantna frekvencija samog čipa u osnovi se odnosi samo na način rezanja, geometriju i veličinu strugotine i može se izvesti precizno, tako da oscilatorski krug sastavljen od kvarcnih rezonatora može postići visoku stabilnost frekvencije.

Računala imaju vremenski krug, i iako se izraz "sat" obično koristi za označavanje ovih uređaja, oni zapravo nisu satovi u uobičajenom smislu.Možda bi ih bilo bolje nazvati mjerači vremena.Računalni mjerač vremena obično je precizno strojno izrađen kvarcni kristal koji oscilira unutar svojih granica napetosti na frekvenciji koja ovisi o tome kako je sam kristal izrezan i kolikoj je napetosti izložen.Postoje dva registra povezana sa svakim kvarcnim kristalom, brojač i registar zadržavanja.Svaka oscilacija kvarcnog kristala smanjuje brojač za jedan.Kada se brojač smanji na 0, generira se prekid i brojač ponovno učitava početnu vrijednost iz registra čekanja.Ovaj pristup omogućuje programiranje mjerača vremena za generiranje 60 prekida u sekundi (ili na bilo kojoj drugoj željenoj frekvenciji).Svaki prekid naziva se otkucaj sata.

U električnom smislu, kristalni oscilator može biti ekvivalent dvoterminalnoj mreži kondenzatora i otpornika paralelno i kondenzatora u seriji.U elektrotehnici ova mreža ima dvije rezonantne točke, koje se dijele na visoke i niske frekvencije.Niža frekvencija je serijska rezonancija, a viša frekvencija je paralelna rezonancija.Zbog karakteristika samog kristala, udaljenost između dviju frekvencija je prilično blizu.U ovom vrlo uskom frekvencijskom području, kristalni oscilator je ekvivalentan induktoru, tako da sve dok su dva kraja kristalnog oscilatora paralelno spojena s odgovarajućim kondenzatorima, on će tvoriti paralelni rezonantni krug.Ovaj paralelni rezonantni krug može se dodati krugu negativne povratne sprege kako bi se formirao sinusoidni oscilacijski krug.Budući da je frekvencijski raspon kristalnog oscilatora koji je ekvivalentan induktivitetu vrlo uzak, frekvencija ovog oscilatora se neće mnogo promijeniti čak i ako parametri drugih komponenti jako variraju.

Kristalni oscilator ima važan parametar, a to je vrijednost kapacitivnosti opterećenja, odaberite paralelni kapacitet jednak vrijednosti kapacitivnosti opterećenja, možete dobiti nominalnu rezonantnu frekvenciju kristalnog oscilatora.Opći vibracijski kristalni oscilacijski krug nalazi se na suprotnim krajevima invertirajućeg pojačala spojenog na kristale i ima dva kapaciteta koji primaju krajeve kristala, odnosno svaki kapacitet s druge strane primatelja, kapacitet dvaju kondenzatora u serijskoj vrijednosti treba biti jednak na kapacitivnost opterećenja, obratite pozornost na općenito da pinovi IC imaju ekvivalentan ulazni kapacitet, to se ne može zanemariti.Općenito, kapacitet opterećenja kristalnog oscilatora je 15 ili 12,5 skin.Ako se uzme u obzir ekvivalentni ulazni kapacitet pinova komponente, titrajni krug kristalnog oscilatora sastavljen od dva skin kondenzatora je bolji izbor.