A cisztaoszcillátor működési elve

A kristályoszcillátor összefoglalása

A kristályoszcillátor a kvarckristályból egy bizonyos azimutszög szerint kivágott szeletre utal, kvarckristály-rezonátor, amelyet kvarckristálynak vagy kristályoszcillátornak neveznek;A csomagoláson belüli IC-vel ellátott kristályelemet kristályoszcillátornak nevezik.Termékeit általában fémdobozokba csomagolják, de üvegdobozokba, kerámiába vagy műanyagba is csomagolják.

A kristályoszcillátor működési elve

A kvarckristály oszcillátor egy kvarckristály piezoelektromos hatásából készült rezonáns eszköz.Alapvető összetétele nagyjából a következő: Egy meghatározott azimutszelet szerinti kvarckristályból, két megfelelő felületén ezüstréteggel bevonva elektródaként, hegesztve mindegyik elektródán egy-egy ólomhuzalt csatlakoztatunk a tűhöz, összekapcsolva a csomagolás héjával. kvarckristály-rezonátor, amelyet kvarckristálynak vagy kristály-, kristályrezgésnek neveznek.Termékeit általában fémdobozokba csomagolják, de üvegdobozokba, kerámiába vagy műanyagba is csomagolják.

Ha egy kvarckristály két elektródájára elektromos mezőt alkalmazunk, a chip mechanikusan deformálódik.Ellenkező esetben, ha a chip mindkét oldalán mechanikai nyomást alkalmazunk, elektromos mező keletkezik a chip megfelelő irányában.Ezt a fizikai jelenséget piezoelektromos hatásnak nevezik.Ha váltakozó feszültséget kapcsolunk a chip két pólusára, a chip mechanikai rezgéseket generál, amelyek viszont váltakozó elektromos mezőket generálnak.

Általában a chip mechanikai rezgésének amplitúdója és a váltakozó elektromos tér amplitúdója nagyon kicsi, de ha az alkalmazott váltakozó feszültség frekvenciája egy adott érték, akkor az amplitúdó jelentősen megnő, sokkal nagyobb, mint más frekvenciáké. , ezt a jelenséget piezoelektromos rezonanciának nevezik, ami nagyon hasonlít az LC áramkör rezonanciájához.Rezonanciafrekvenciája a forgácsolás módjától, geometriájától és a chip méretétől függ.

Ha a kristály nem rezeg, lapos kondenzátornak tekinthető, amelyet elektrosztatikus C kapacitásnak neveznek, és mérete összefügg a chip geometriai méretével és az elektróda területével, általában körülbelül néhány skin módszertől több tucat skin módszerig .Amikor a kristály oszcillál, a mechanikai rezgés tehetetlensége megegyezik az L induktivitás mértékével. Az L értékek általában tíz és száz fok között mozognak.A chip rugalmassága megegyezhet a C kapacitással, amely nagyon kicsi, általában csak 0,0002 ~ 0,1 pikogramm.A lapka vibrációja során a súrlódás okozta veszteség megegyezik az R értékkel, amelynek értéke körülbelül 100 ohm.Mivel a chip ekvivalens induktivitása nagyon nagy, C pedig nagyon kicsi, R is kicsi, így az áramkör Q minőségi tényezője nagyon nagy, akár 1000 ~ 10000. Ezenkívül magának a chipnek a rezonanciafrekvenciája alapvetően csak a chip vágási módjával, geometriájával és méretével kapcsolatos, és pontosan kivitelezhető, így a kvarc rezonátorokból álló oszcillátoráramkör nagyfrekvenciás stabilitást érhet el.

A számítógépeknek van időzítő áramkörük, és bár az „óra” kifejezést általában használják ezekre az eszközökre, valójában nem a szokásos értelemben vett órák.Lehet, hogy jobban hívják őket időzítőknek.A számítógép időzítője általában egy precízen megmunkált kvarckristály, amely a feszültségi határain belül olyan frekvencián rezeg, amely attól függ, hogy magát a kristályt hogyan vágják és mekkora feszültségnek van kitéve.Minden kvarckristályhoz két regiszter tartozik, egy számláló és egy tartási regiszter.A kvarckristály minden egyes rezgése eggyel csökkenti a számlálót.Amikor a számláló 0-ra csökken, megszakítás jön létre, és a számláló újratölti a kezdeti értéket a tartási regiszterből.Ez a megközelítés lehetővé teszi egy időzítő programozását úgy, hogy másodpercenként 60 megszakítást generáljon (vagy bármely más kívánt frekvencián).Minden megszakítást óraketyegnek neveznek.

Elektromos értelemben a kristályoszcillátor egyenértékű lehet egy párhuzamos kondenzátorból és egy ellenállásból és egy sorba kapcsolt kondenzátorból álló kétterminális hálózattal.Az elektrotechnikában ennek a hálózatnak két rezonanciapontja van, amelyek magas és alacsony frekvenciákra vannak felosztva.Az alacsonyabb frekvencia soros rezonancia, a magasabb frekvencia pedig párhuzamos rezonancia.A kristály sajátosságaiból adódóan a két frekvencia közötti távolság meglehetősen közel van.Ebben a nagyon szűk frekvenciatartományban a kristályoszcillátor egy induktorral ekvivalens, tehát amíg a kristályoszcillátor két vége párhuzamosan csatlakozik megfelelő kondenzátorokkal, addig párhuzamos rezonanciakört képez.Ez a párhuzamos rezonáns áramkör hozzáadható egy negatív visszacsatoló áramkörhöz, hogy szinuszos rezgőkört képezzen.Mivel az induktivitásnak megfelelő kristályoszcillátor frekvenciatartománya nagyon szűk, ennek az oszcillátornak a frekvenciája akkor sem fog sokat változni, ha más komponensek paraméterei nagymértékben változnak.

A kristályoszcillátornak van egy fontos paramétere, ez a terhelési kapacitás értéke, válassza ki a terhelési kapacitás értékével megegyező párhuzamos kapacitást, megkaphatja a kristályoszcillátor névleges rezonancia frekvenciáját.Általános vibrációs kristályoszcillációs áramkör a kristályokhoz csatlakoztatott invertáló erősítő ellentétes végein van két kapacitású a kristályok végeit fogadja, illetve mindegyik kapacitás a vevő másik oldalán, a két kondenzátor kapacitása soros értékben egyenlő legyen A terhelési kapacitásra vonatkozóan ügyeljen arra, hogy az IC érintkezőknek megfelelő bemeneti kapacitásuk van, ezt nem lehet figyelmen kívül hagyni.Általában a kristályoszcillátor terhelési kapacitása 15 vagy 12,5 skin.Ha figyelembe vesszük a komponens érintkezők ekvivalens bemeneti kapacitását, a kristályoszcillátor két 22 bőrkondenzátorból álló oszcillációs áramköre jobb választás.