Načelo delovanja cistalnega oscilatorja

Povzetek kristalnega oscilatorja

Kristalni oscilator se nanaša na rezino, izrezano iz kvarčnega kristala glede na določen azimutni kot, kvarčni kristalni resonator, imenovan kvarčni kristal ali kristalni oscilator;Kristalni element z IC, dodanim znotraj paketa, se imenuje kristalni oscilator.Njeni izdelki so običajno pakirani v kovinskih zabojih, pa tudi v steklenih, keramičnih ali plastičnih zabojih.

Načelo delovanja kristalnega oscilatorja

Kvarčni kristalni oscilator je resonančna naprava, izdelana iz piezoelektričnega učinka kremenčevega kristala.Njegova osnovna sestava je približno naslednja: iz kremenčevega kristala glede na določeno azimutno rezino, prevlečeno s plastjo srebra na svojih dveh ustreznih površinah kot elektrodi, zvarjeno svinčeno žico na vsaki elektrodi, ki je povezana z zatičem, skupaj z ohišjem paketa, sestavljenim kvarčni kristalni resonator, imenovan kvarčni kristal ali kristal, kristalna vibracija.Njeni izdelki so običajno pakirani v kovinskih zabojih, pa tudi v steklenih, keramičnih ali plastičnih zabojih.

Če na dve elektrodi kremenčevega kristala deluje električno polje, se čip mehansko deformira.Nasprotno, če se na obeh straneh čipa izvaja mehanski pritisk, se ustvari električno polje v ustrezni smeri čipa.Ta fizikalni pojav imenujemo piezoelektrični učinek.Če se na dva pola čipa uporabijo izmenične napetosti, bo čip ustvaril mehanske vibracije, te pa bodo ustvarile izmenična električna polja.

Na splošno sta amplituda mehanskih vibracij čipa in amplituda izmeničnega električnega polja zelo majhni, ko pa je frekvenca uporabljene izmenične napetosti določena vrednost, se amplituda znatno poveča, veliko več kot pri drugih frekvencah. , ta pojav imenujemo piezoelektrična resonanca, ki je zelo podobna resonanci LC vezja.Njegova resonančna frekvenca je povezana z načinom rezanja, geometrijo in velikostjo odrezka.

Ko kristal ne vibrira, ga lahko obravnavamo kot ploščat kondenzator, imenovan elektrostatična kapacitivnost C, njegova velikost pa je povezana z geometrijsko velikostjo čipa in površino elektrode, na splošno približno od nekaj kožnih metod do več deset kožnih metod .Ko kristal niha, je vztrajnost mehanskega nihanja enakovredna induktivnosti L. Na splošno se vrednosti L gibljejo od deset do sto stopinj.Elastičnost čipa je lahko enakovredna kapacitivnosti C, ki je zelo majhna, običajno le 0,0002 ~ 0,1 pikograma.Izguba zaradi trenja med tresljajem rezin je enaka R, ki ima vrednost približno 100 ohmov.Ker je ekvivalentna induktivnost čipa zelo velika in je C zelo majhna, je tudi R majhen, zato je faktor kakovosti Q vezja zelo velik, do 1000 ~ 10000. Poleg tega je resonančna frekvenca samega čipa je v bistvu povezan le z načinom rezanja, geometrijo in velikostjo čipa in ga je mogoče narediti natančno, tako da lahko oscilatorsko vezje, sestavljeno iz kvarčnih resonatorjev, doseže visokofrekvenčno stabilnost.

Računalniki imajo časovno vezje in čeprav se izraz "ura" pogosto uporablja za označevanje teh naprav, dejansko niso ure v običajnem pomenu.Morda bi jih bolje imenovali časovniki.Računalniški časovnik je običajno natančno obdelan kvarčni kristal, ki niha znotraj svojih meja napetosti s frekvenco, ki je odvisna od tega, kako je sam kristal izrezan in kolikšni napetosti je izpostavljen.Z vsakim kvarčnim kristalom sta povezana dva registra, števec in zadrževalni register.Vsak nihaj kremenčevega kristala zmanjša števec za eno.Ko števec pade na 0, se ustvari prekinitev in števec ponovno naloži začetno vrednost iz zadrževalnega registra.Ta pristop omogoča programiranje časovnika za ustvarjanje 60 prekinitev na sekundo (ali na kateri koli drugi želeni frekvenci).Vsaka prekinitev se imenuje takt ure.

V električnem smislu je lahko kristalni oscilator enakovreden dvospončni mreži kondenzatorja in upora vzporedno ter kondenzatorja v seriji.V elektrotehniki ima to omrežje dve resonančni točki, ki se delita na visoke in nizke frekvence.Nižja frekvenca je serijska resonanca, višja frekvenca pa vzporedna resonanca.Zaradi značilnosti samega kristala je razdalja med obema frekvencama precej blizu.V tem zelo ozkem frekvenčnem območju je kristalni oscilator enakovreden induktorju, tako da dokler sta oba konca kristalnega oscilatorja povezana vzporedno z ustreznimi kondenzatorji, bo tvoril vzporedno resonančno vezje.To vzporedno resonančno vezje je mogoče dodati vezju negativne povratne zveze, da se tvori sinusno nihajno vezje.Ker je frekvenčno območje kristalnega oscilatorja, ki je ekvivalentno induktivnosti, zelo ozko, se frekvenca tega oscilatorja ne bo veliko spremenila, tudi če se parametri drugih komponent zelo razlikujejo.

Kristalni oscilator ima pomemben parameter, to je vrednost kapacitivnosti obremenitve, izberite vzporedno kapacitivnost, ki je enaka vrednosti kapacitivnosti obremenitve, lahko dobite nazivno resonančno frekvenco kristalnega oscilatorja.Splošno vibracijsko kristalno oscilacijsko vezje je na nasprotnih koncih invertirajočega ojačevalnika, povezanega s kristali, ki imata dve kapacitivnosti, ki sprejemata konca kristalov, oziroma vsaka kapacitivnost na drugi strani sprejema, zmogljivost obeh kondenzatorjev v serijski vrednosti mora biti enaka na kapacitivnost obremenitve, prosimo, bodite pozorni, da imajo splošni zatiči IC enakovredno vhodno kapacitivnost, tega ni mogoče prezreti.Na splošno je obremenitvena kapacitivnost kristalnega oscilatorja 15 ali 12,5 skin.Če upoštevamo ekvivalentno vhodno kapacitivnost komponentnih zatičev, je nihajno vezje kristalnega oscilatorja, sestavljeno iz dveh 22 kožnih kondenzatorjev, boljša izbira.