Princíp činnosti cystálneho oscilátora

Zhrnutie kryštálového oscilátora

Kryštálový oscilátor označuje plátok vyrezaný z kremenného kryštálu podľa určitého azimutového uhla, kremenný kryštálový rezonátor, označovaný ako kremenný kryštál alebo kryštálový oscilátor;Kryštálový prvok s integrovaným obvodom pridaným vo vnútri obalu sa nazýva kryštálový oscilátor.Jej produkty sú vo všeobecnosti balené v kovových obaloch, ale aj v sklenených obaloch, keramike alebo plastu.

Princíp činnosti kryštálového oscilátora

Kremenný kryštálový oscilátor je rezonančné zariadenie vyrobené piezoelektrickým efektom kremenného kryštálu.Jeho základné zloženie je približne nasledovné: Z kremenného kryštálu podľa určitého azimutového rezu, potiahnutého vrstvou striebra na jeho dvoch zodpovedajúcich povrchoch ako elektródy, privarený olovený drôt na každej elektróde je spojený s kolíkom, spojeným s obalom tvoreným kremenný kryštálový rezonátor, označovaný ako kremenný kryštál alebo kryštál, kryštálové vibrácie.Jej produkty sú vo všeobecnosti balené v kovových obaloch, ale aj v sklenených obaloch, keramike alebo plastu.

Ak sa na dve elektródy kremenného kryštálu aplikuje elektrické pole, čip sa mechanicky deformuje.Naopak, ak na obe strany čipu pôsobí mechanický tlak, v zodpovedajúcom smere čipu sa vytvorí elektrické pole.Tento fyzikálny jav sa nazýva piezoelektrický jav.Ak sa na dva póly čipu privedie striedavé napätie, čip bude generovať mechanické vibrácie, ktoré následne generujú striedavé elektrické polia.

Vo všeobecnosti je amplitúda mechanických vibrácií čipu a amplitúda striedavého elektrického poľa veľmi malá, ale keď je frekvencia aplikovaného striedavého napätia špecifická hodnota, amplitúda sa výrazne zvyšuje, oveľa väčšia ako pri iných frekvenciách. , tento jav sa nazýva piezoelektrická rezonancia, ktorá je veľmi podobná rezonancii LC obvodu.Jeho rezonančná frekvencia súvisí s rezným režimom, geometriou a veľkosťou triesky.

Keď kryštál nevibruje, možno ho považovať za plochý kondenzátor nazývaný elektrostatická kapacita C a jeho veľkosť súvisí s geometrickou veľkosťou čipu a plochou elektródy, vo všeobecnosti ide o niekoľko kožných metód až po desiatky kožných metód. .Keď kryštál osciluje, zotrvačnosť mechanických vibrácií je ekvivalentná indukčnosti L. Vo všeobecnosti sa hodnoty L pohybujú od desiatok do stoviek stupňov.Elasticita čipu môže byť ekvivalentná kapacite C, ktorá je veľmi malá, zvyčajne len 0,0002 ~ 0,1 pikogramov.Strata spôsobená trením počas vibrácie plátku je ekvivalentná R, ktorá má hodnotu asi 100 ohmov.Pretože ekvivalentná indukčnosť čipu je veľmi veľká a C je veľmi malý, R je tiež malý, takže faktor kvality Q obvodu je veľmi veľký, až 1000 ~ 10000. Okrem toho rezonančná frekvencia samotného čipu v podstate súvisí iba s režimom rezania, geometriou a veľkosťou čipu a dá sa urobiť presne, takže obvod oscilátora zložený z kremenných rezonátorov môže získať vysokú frekvenčnú stabilitu.

Počítače majú časový obvod a hoci sa na tieto zariadenia bežne používa termín „hodiny“, v skutočnosti to nie sú hodiny v obvyklom zmysle.Možno by sa im lepšie hovorilo časovače.Časovač počítača je zvyčajne presne opracovaný kremenný kryštál, ktorý osciluje v medziach svojho napätia s frekvenciou, ktorá závisí od toho, ako je samotný kryštál rezaný a aké veľké napätie je naň vystavené.Ku každému kryštálu kremeňa sú priradené dva registre, počítadlo a registračný register.Každá oscilácia kryštálu kremeňa zníži počítadlo o jednu.Keď počítadlo klesne na 0, vygeneruje sa prerušenie a počítadlo znovu načíta počiatočnú hodnotu z registra hold.Tento prístup umožňuje naprogramovať časovač na generovanie 60 prerušení za sekundu (alebo na akejkoľvek inej požadovanej frekvencii).Každé prerušenie sa nazýva tikot hodín.

Z elektrického hľadiska môže byť kryštálový oscilátor ekvivalentný dvojpólovej sieti kondenzátora a odporu paralelne a kondenzátora v sérii.V elektrotechnike má táto sieť dva rezonančné body, ktoré sa delia na vysoké a nízke frekvencie.Nižšia frekvencia je sériová rezonancia a vyššia frekvencia je paralelná rezonancia.Vďaka vlastnostiam samotného kryštálu je vzdialenosť medzi týmito dvoma frekvenciami dosť blízka.V tomto veľmi úzkom frekvenčnom rozsahu je kryštálový oscilátor ekvivalentný induktoru, takže pokiaľ sú dva konce kryštálového oscilátora zapojené paralelne s príslušnými kondenzátormi, vytvorí paralelný rezonančný obvod.Tento paralelný rezonančný obvod môže byť pridaný k negatívnemu spätnoväzbovému obvodu na vytvorenie sínusového oscilačného obvodu.Pretože frekvenčný rozsah kryštálového oscilátora ekvivalentný indukčnosti je veľmi úzky, frekvencia tohto oscilátora sa príliš nezmení, aj keď sa parametre ostatných komponentov veľmi líšia.

Kryštálový oscilátor má dôležitý parameter, ktorým je hodnota zaťažovacej kapacity, vyberte paralelnú kapacitu rovnajúcu sa hodnote zaťažovacej kapacity, môžete získať nominálnu rezonančnú frekvenciu kryštálového oscilátora.Všeobecný oscilačný obvod vibračných kryštálov je na opačných koncoch invertujúceho zosilňovača pripojeného ku kryštálom, majú dve kapacity prijímajúce konce kryštálov, respektíve každú kapacitu na druhej strane prijímača, kapacita dvoch kondenzátorov v sérii by mala byť rovnaká k zaťažovacej kapacite, prosím, dávajte pozor na všeobecné kolíky IC majú ekvivalentnú vstupnú kapacitu, nemožno to ignorovať.Vo všeobecnosti je zaťažovacia kapacita kryštálového oscilátora 15 alebo 12,5 kože.Ak sa uvažuje ekvivalentná vstupná kapacita kolíkov súčiastok, je lepšou voľbou oscilačný obvod kryštálového oscilátora zložený z dvoch 22 plášťových kondenzátorov.