Arbetsprincipen för cystaloscillator

Sammanfattning av kristalloscillator

Kristalloscillator hänvisar till skivan skuren från en kvartskristall enligt en viss azimutvinkel, kvartskristallresonator, kallad kvartskristall eller kristalloscillator;Kristallelementet med IC inuti förpackningen kallas kristalloscillator.Dess produkter är vanligtvis förpackade i metallhöljen, men även i glashylsor, keramik eller plast.

Arbetsprincip för kristalloscillator

Kvartskristalloscillator är en resonansanordning gjord av piezoelektrisk effekt av kvartskristall.Dess grundläggande sammansättning är ungefär som följer: Från en kvartskristall enligt en viss azimutskiva, belagd med silverskikt på sina två motsvarande ytor som elektroder, svetsad en blytråd på varje elektrod är ansluten till stiftet, kopplat till paketets skal som utgörs av en kvartskristallresonator, kallad kvartskristall eller kristall, kristallvibration.Dess produkter är vanligtvis förpackade i metallhöljen, men även i glashylsor, keramik eller plast.

Om ett elektriskt fält appliceras på de två elektroderna i en kvartskristall deformeras chippet mekaniskt.Omvänt, om mekaniskt tryck appliceras på båda sidor av chipet, kommer ett elektriskt fält att genereras i motsvarande riktning av chipet.Detta fysiska fenomen kallas piezoelektrisk effekt.Om växelspänning appliceras på chipets två poler kommer chipet att generera mekaniska vibrationer, som i sin tur genererar växlande elektriska fält.

I allmänhet är amplituden för den mekaniska vibrationen av chipet och amplituden för det växlande elektriska fältet mycket liten, men när frekvensen för den applicerade växelspänningen är ett specifikt värde, ökar amplituden avsevärt, mycket större än den för andra frekvenser , kallas detta fenomen piezoelektrisk resonans, vilket är mycket likt LC-kretsens resonans.Dess resonansfrekvens är relaterad till skärläget, geometrin och storleken på chipet.

När kristallen inte vibrerar kan den betraktas som en platt kondensator som kallas elektrostatisk kapacitans C, och dess storlek är relaterad till den geometriska storleken på chippet och elektrodens yta, vanligtvis ungefär några hudmetoder till dussintals hudmetoder .När kristallen oscillerar är den mekaniska vibrationens tröghet ekvivalent med induktansen L. I allmänhet sträcker sig L-värdena från tiotals till hundratals grader.Chipets elasticitet kan motsvara kapacitansen C, som är mycket liten, vanligtvis bara 0,0002 ~ 0,1 pikogram.Förlusten orsakad av friktion under wafervibration är ekvivalent med R, som har ett värde på cirka 100 ohm.Eftersom den ekvivalenta induktansen för kretsen är mycket stor och C är mycket liten, är R också liten, så kvalitetsfaktorn Q för kretsen är mycket stor, upp till 1000 ~ 10000. Dessutom är själva kretsens resonansfrekvens är i princip bara relaterad till skärläget, geometrin och storleken på chipet, och kan göras exakt, så oscillatorkretsen som består av kvartsresonatorer kan erhålla högfrekvensstabilitet.

Datorer har en tidskrets, och även om termen "klocka" vanligtvis används för att hänvisa till dessa enheter, är de faktiskt inte klockor i vanlig mening.De kan bättre kallas timers.En dators timer är vanligtvis en exakt bearbetad kvartskristall som svänger inom sina spänningsgränser med en frekvens som beror på hur själva kristallen skärs och hur mycket spänning den utsätts för.Det finns två register associerade med varje kvartskristall, en räknare och ett hållregister.Varje svängning av kvartskristallen minskar räknaren med en.När räknaren minskar till 0 genereras ett avbrott och räknaren laddar om det initiala värdet från hållregistret.Detta tillvägagångssätt gör det möjligt att programmera en timer för att generera 60 avbrott per sekund (eller vid valfri annan önskad frekvens).Varje avbrott kallas en clock tick.

I elektriska termer kan kristalloscillator vara likvärdig med ett två-terminalt nätverk av en kondensator och ett motstånd parallellt och en kondensator i serie.Inom elektroteknik har detta nätverk två resonanspunkter, som är uppdelade i höga och låga frekvenser.Den lägre frekvensen är serieresonans och den högre frekvensen är parallellresonans.På grund av egenskaperna hos själva kristallen är avståndet mellan de två frekvenserna ganska nära.I detta mycket smala frekvensområde är kristalloscillatorn ekvivalent med en induktor, så så länge som de två ändarna av kristalloscillatorn är parallellkopplade med lämpliga kondensatorer kommer den att bilda en parallellresonanskrets.Denna parallellresonanskrets kan läggas till en negativ återkopplingskrets för att bilda en sinusformad oscillationskrets.Eftersom frekvensområdet för kristalloscillator som motsvarar induktansen är mycket smalt, kommer frekvensen för denna oscillator inte att förändras mycket även om parametrarna för andra komponenter varierar mycket.

Kristalloscillator har en viktig parameter, det vill säga belastningskapacitansvärdet, välj den parallella kapacitansen lika med belastningskapacitansvärdet, kan få den nominella resonansfrekvensen för kristalloscillatorn.Allmän vibration kristalloscillationskrets är i motsatta ändar av en inverterande förstärkare ansluten till kristallerna har två kapacitans tar emot ändarna av kristallerna, respektive varje kapacitans på andra sidan av den mottagande, kapaciteten hos de två kondensatorerna i serie värde bör vara lika till belastningskapacitansen, var uppmärksam på att allmänna IC-stift har motsvarande ingångskapacitans, detta kan inte ignoreras.Generellt är belastningskapacitansen för kristalloscillatorn 15 eller 12,5 hud.Om den ekvivalenta ingångskapacitansen för komponentstiften beaktas, är oscillationskretsen för kristalloscillatorn som består av två 22 skalkondensatorer ett bättre val.