Princip rada cistalnog oscilatora

Sažetak kristalnog oscilatora

Kristalni oscilator se odnosi na pločicu izrezanu iz kvarcnog kristala prema određenom kutu azimuta, kvarcni kristalni rezonator, koji se naziva kvarcni kristal ili kristalni oscilator;Kristalni element sa IC dodatim unutar paketa naziva se kristalni oscilator.Njegovi proizvodi se uglavnom pakuju u metalne kutije, ali i u staklene, keramičke ili plastične kutije.

Princip rada kristalnog oscilatora

Kvarc kristalni oscilator je rezonantni uređaj napravljen od piezoelektričnog efekta kvarcnog kristala.Njegov osnovni sastav je otprilike sljedeći: Od kristala kvarca prema određenom azimutnom odsječku, obloženog srebrnim slojem na svoje dvije odgovarajuće površine kao elektrode, zavarena olovna žica na svakoj elektrodi je spojena na pin, spojen sa omotačem koji se sastoji kristalni rezonator kvarca, koji se naziva kvarcni kristal ili kristal, kristalna vibracija.Njegovi proizvodi se uglavnom pakuju u metalne kutije, ali i u staklene, keramičke ili plastične kutije.

Ako se električno polje primeni na dve elektrode kvarcnog kristala, čip se mehanički deformiše.Suprotno tome, ako se mehanički pritisak primjenjuje na obje strane čipa, električno polje će se generirati u odgovarajućem smjeru čipa.Ovaj fizički fenomen naziva se piezoelektrični efekat.Ako se izmjenični naponi primjenjuju na dva pola čipa, čip će generirati mehaničke vibracije, koje će zauzvrat generirati naizmjenična električna polja.

Općenito, amplituda mehaničke vibracije čipa i amplituda naizmjeničnog električnog polja je vrlo mala, ali kada je frekvencija primijenjenog naizmjeničnog napona određena vrijednost, amplituda se značajno povećava, mnogo veća nego kod drugih frekvencija. , ovaj fenomen se naziva piezoelektrična rezonancija, koja je vrlo slična rezonanciji LC kola.Njegova rezonantna frekvencija je povezana sa načinom rezanja, geometrijom i veličinom čipa.

Kada kristal ne vibrira, može se smatrati ravnim kondenzatorom koji se zove elektrostatička kapacitivnost C, a njegova veličina je povezana s geometrijskom veličinom čipa i površinom elektrode, općenito od nekoliko metoda kože do desetina skin metoda .Kada kristal oscilira, inercija mehaničke vibracije je ekvivalentna induktivnosti L. Generalno, L vrijednosti se kreću od desetina do stotina stepeni.Elastičnost čipa može biti ekvivalentna kapacitivnosti C, koja je vrlo mala, obično samo 0,0002 ~ 0,1 pikograma.Gubitak uzrokovan trenjem tokom vibracija pločice je ekvivalentan R, koji ima vrijednost od oko 100 oma.Budući da je ekvivalentna induktivnost čipa vrlo velika, a C vrlo mali, R je također mali, tako da je faktor kvalitete Q kola vrlo velik, do 1000 ~ 10000. Osim toga, rezonantna frekvencija samog čipa se u osnovi odnosi samo na način rezanja, geometriju i veličinu čipa, i može se izvršiti precizno, tako da oscilatorsko kolo sastavljeno od kvarcnih rezonatora može postići visoku frekvencijsku stabilnost.

Računari imaju vremensko kolo, i iako se termin "sat" obično koristi za označavanje ovih uređaja, oni zapravo nisu satovi u uobičajenom smislu.Možda bi ih bolje zvati tajmeri.Tajmer računara je obično precizno obrađen kvarcni kristal koji oscilira u granicama svoje napetosti na frekvenciji koja zavisi od toga kako je sam kristal isečen i koliko je napetosti izložen.Postoje dva registra povezana sa svakim kristalom kvarca, brojač i registar za zadržavanje.Svaka oscilacija kristala kvarca smanjuje brojač za jedan.Kada se brojač smanji na 0, generira se prekid i brojač ponovo učitava početnu vrijednost iz registra čekanja.Ovaj pristup omogućava programiranje tajmera da generiše 60 prekida u sekundi (ili na bilo kojoj drugoj željenoj frekvenciji).Svaki prekid naziva se otkucaj sata.

U električnom smislu, kristalni oscilator može biti ekvivalentan mreži s dva terminala kondenzatora i otpornika paralelno i kondenzatora u seriji.U elektrotehnici ova mreža ima dvije rezonantne tačke koje se dijele na visoke i niske frekvencije.Niža frekvencija je serijska rezonanca, a viša frekvencija je paralelna rezonancija.Zbog karakteristika samog kristala, razmak između dvije frekvencije je prilično blizak.U ovom vrlo uskom rasponu frekvencija, kristalni oscilator je ekvivalentan induktoru, tako da sve dok su dva kraja kristalnog oscilatora paralelno povezana s odgovarajućim kondenzatorima, on će formirati paralelno rezonantno kolo.Ovaj paralelni rezonantni krug se može dodati krugu negativne povratne sprege kako bi se formirao sinusoidni oscilacijski krug.Budući da je raspon frekvencija kristalnog oscilatora ekvivalentan induktivnosti vrlo uzak, frekvencija ovog oscilatora neće se mnogo promijeniti čak i ako se parametri drugih komponenti jako razlikuju.

Kristalni oscilator ima važan parametar, to je vrijednost kapaciteta opterećenja, odaberite paralelni kapacitet jednak vrijednosti kapaciteta opterećenja, možete dobiti nominalnu frekvenciju rezonancije kristalnog oscilatora.Opće vibracije kristalnih oscilacijskih krugova su na suprotnim krajevima invertujućeg pojačala spojenog na kristale imaju dvije kapacitivnosti prima krajeve kristala, odnosno svaki kapacitet na drugoj strani prijema, kapacitet dva kondenzatora u seriji treba biti jednak na kapacitet opterećenja, obratite pažnju da općeniti IC pinovi imaju ekvivalentnu ulaznu kapacitivnost, to se ne može zanemariti.Općenito, kapacitet opterećenja kristalnog oscilatora je 15 ili 12,5 skin.Ako se uzme u obzir ekvivalentna ulazna kapacitivnost pinova komponenti, oscilacijski krug kristalnog oscilatora sastavljen od dva 22 skin kondenzatora je bolji izbor.