En kristalloscillator är en elektronisk oscillatorkrets som används för den mekaniska resonansen hos en vibrerande kristall av piezoelektriskt material. Det kommer att skapa en elektrisk signal med en given frekvens. Denna frekvens används vanligtvis för att hålla koll på tiden, till exempel används armbandsur i digitala integrerade kretsar för att ge en stabil klocksignal och används också för att stabilisera frekvenser för radiosändare och mottagare. Kvartskristall används främst i radiofrekventa (RF) oscillatorer. Kvartskristall är den vanligaste typen av piezoelektrisk resonator , i oscillatorkretsar använder vi dem så det blev känt som kristalloscillatorer. Kristalloscillatorer måste vara utformade för att ge en lastkapacitans.

Det finns olika typer av oscillatorer elektroniska kretsar som används är de nämligen: Linjära oscillatorer - Hartley-oscillator, fasförskjutningsoscillator, Armstrong-oscillator, Clapp-oscillator, Colpitts oscillator . Avslappningsoscillatorer - Royeroscillator, Ringoscillator, Multivibrator och Spänningsstyrd oscillator (VCO). Snart ska vi diskutera i detalj kristalloscillatorer som att arbeta och använda kristalloscillatorer.

Vad är en kvartskristall?

En kvartskristall uppvisar en mycket viktig egenskap som kallas den piezoelektriska effekten. När mekaniskt tryck appliceras över kristallens ytor, visas en spänning som är proportionell mot mekaniskt tryck över kristallen. Den spänningen orsakar förvrängning i kristallen. Den förvrängda mängden kommer att vara proportionell mot den applicerade spänningen och också en alternativ spänning applicerad på en kristall som den får vibrera vid sin naturliga frekvens.

Kvarts kristall krets

Nedanstående figur representerar elektronisk symbol av en piezoelektrisk kristallresonator och även kvartskristall i en elektronisk oscillator som består av motstånd, induktor och kondensatorer.

Crystal Oscillator Circuit Diagram

Ovanstående figur är en 20psc ny 16MHz kvartskristalloscillator och det är en typ av kristalloscillatorer som fungerar med 16MHz-frekvens.

Crystal Oscillator

Generellt sett, bipolära transistorer eller FET används vid konstruktion av Crystal-oscillatorkretsar. Det här är för att operationsförstärkare s kan användas i olika lågfrekventa oscillatorkretsar som är under 100 kHz men fungerar förstärkare har inte bandbredd att fungera. Det kommer att vara ett problem vid högre frekvenser som matchas med kristaller som är över 1 MHz.

För att lösa detta problem är Colpitts kristalloscillator utformad. Det fungerar vid högre frekvenser. I denna oscillator har LC-tankkrets som ger återkopplingssvängningarna har ersatts av en kvartskristall.

Crystal Oscillator Circuit Diagram

Crystal Oscillator Working

Kristalloscillatorkretsen fungerar vanligtvis på principen om den inversa piezoelektriska effekten. Det applicerade elektriska fältet kommer att producera en mekanisk deformation över vissa material. Således använder den den vibrerande kristallens mekaniska resonans, som är gjord med ett piezoelektriskt material för att generera en elektrisk signal med en viss frekvens.

Vanligtvis är kvartskristalloscillatorer mycket stabila, består av god kvalitetsfaktor (Q), de är små i storlek och är ekonomiskt besläktade. Därför är kvartskristalloscillatorkretsar mer överlägsna jämfört med andra resonatorer som LC-kretsar, stämgafflar. Generellt i Mikroprocessorer och mikrokontroller vi använder en 8MHz kristalloscillator.

“bygga en solbatteriladdare ”

Motsvarigheten elektrisk krets beskriver också kristallens kristallverkan. Titta bara på motsvarande elektriska kretsschema som visas ovan. De grundläggande komponenterna som används i kretsen, induktans L representerar kristallmassa, kapacitans C2 representerar överensstämmelse och C1 används för att representera kapacitansen som bildas på grund av kristallens mekaniska gjutning, motstånd R representerar kristallens inre strukturfriktion. Kretsdiagrammet för kvartskristalloscillatorn består av två resonanser såsom serie- och parallellresonans, dvs två resonansfrekvenser.

Crystal Oscillator Working

Serieresonansen uppstår när reaktansen som produceras av kapacitansen C1 är lika och motsatt den reaktans som produceras av induktans L. fr och fp representerar serie respektive parallella resonansfrekvenser, och värdena för 'fr' och 'fp' kan bestämmas med hjälp av följande ekvationer som visas i figuren nedan.

Ovanstående diagram beskriver en ekvivalent krets, diagram för resonansfrekvens, formler för resonansfrekvenser.

Användning av Crystal Oscillator

Generellt vet vi att kristalloscillatorer används vid utformningen av mikroprocessorer och mikrokontroller för att ge klocksignalerna. Låt oss till exempel överväga 8051 mikrokontroller , i denna speciella styrenhet kommer en extern kristalloscillatorkrets att fungera med 12 MHz vilket är viktigt, även om den här 8051-mikrokontrollern (baserad på modell) kan arbeta vid 40 MHz (max) måste ge 12 MHz i de flesta fall för maskincykel 8051 kräver 12 klockcykler, så att man ger effektiv cykelhastighet vid 1 MHz (tar 12 MHz klocka) till 3,33 MHz (tar maximal 40 MHz klocka). Denna speciella kristalloscillator som har cykelhastighet vid 1MHz till 3,33MHz används för att generera klockpulser som krävs för synkronisering av alla interna operationer.

Tillämpning av Crystal Oscillator

Det finns olika applikationer för kristalloscillator inom olika områden och några av kristalloscillatorapplikationerna ges nedan

Colpitts Crystal Oscillator Application

Colpitts Oscillator används för att generera en sinusformad utsignal vid mycket höga frekvenser. Denna oscillator kan användas som olika typer av sensorer som t.ex. temperaturgivare På grund av SAW-enheten som vi använder i Colpitts-kretsen känner den direkt från dess yta.

Colpitts Crystal Oscillator

Tillämpningarna av Colpitts-oscillatorer involverar främst var det breda frekvensområdet används. Används även i oavdämpat och kontinuerligt svängningsförhållande. Med vissa enheter i Colpitts-kretsen kan vi uppnå högre temperaturstabilitet och hög frekvens.

Colpitts används för utveckling av mobilkommunikation och radiokommunikation.

“koppling av en tvåvägs ljusbrytare med dubbel strömbrytare ”

Tillämpningar av Armstrong Crystal Oscillator

Denna krets var populär fram till 1940-talet. Dessa används ofta i de regenerativa radiomottagarna. I den ingången är radiofrekvenssignalen från antennen kopplad magnetiskt till tankkretsen genom en ytterligare lindning, och återkopplingen reduceras för att få kontroll i återkopplingsslingan. Slutligen producerar det ett smalt band radiofrekvensfilter och förstärkare. I denna kristalloscillator ersätts LC-resonanskretsen med återkopplingsslingor.

Armstrong Crystal Oscillator

Inom militär och rymd

För det effektiva kommunikationssystemet används Crystal Oscillators i militär och rymd. De kommunikationssystem är att upprätta och för navigationsändamål och elektronisk krigföring i styrsystemen

Inom forskning och mätning

Kristalloscillatorerna används i forskning och mätning för himmelsk navigering och rymdspårningsändamål, i medicintekniska produkter och i mätinstrumenten.

Industriella tillämpningar av Crystal Oscillator

Det finns många industriella tillämpningar av kristalloscillatorn. De används ofta i datorer, instrument, digitala system, i faslåsta loopsystem, modem, marin, telekommunikation, i sensorer och även i hårddiskar.

Crystal Oscillator används också för motorstyrning, klocka och för färddator, stereo och GPS-system. Detta är en bilapplikation.

Kristalloscillatorer används i många konsumtionsvaror. Till exempel kabeltelevisionssystem, videokameror, persondatorer, leksaker och videospel, mobiltelefoner, radiosystem. Detta är konsumenttillämpningen av Crystal Oscillator.

Det här handlar om vad som är en Crystal Oscillator , det fungerar och applikationer. Vi tror att informationen i den här artikeln är till hjälp för dig för en bättre förståelse av detta koncept. Dessutom är alla frågor angående denna artikel eller någon hjälp med att implementera el- och elektronikprojekt kan du kontakta oss genom att kommentera i kommentarfältet nedan. Här är en fråga till dig, vad är kristalloscillatorens huvudfunktion?

Fotokrediter: