A kristályoszcillátor egy elektronikus oszcillátor áramkör, amelyet piezoelektromos anyagból álló rezgő kristály mechanikai rezonanciájára használnak. Adott frekvenciájú elektromos jelet hoz létre. Ezt a frekvenciát általában használják az idő követésére, például a digitális integrált áramkörökben használt karórákat használnak stabil órajel biztosítására, és a rádióadók és vevők frekvenciáinak stabilizálására is. A kvarckristályt elsősorban rádiófrekvenciás (RF) oszcillátorokban használják. A kvarckristály a leggyakoribb típus piezoelektromos rezonátor , oszcillátor áramkörökben használjuk őket, így kristályoszcillátorokként vált ismertté. A kristályoszcillátorokat úgy kell megtervezni, hogy biztosítsák a terhelés kapacitását.
Különböző típusú oszcillátorok léteznek elektronikus áramkörök a következők: Lineáris oszcillátorok - Hartley oszcillátor, fáziseltolásos oszcillátor, Armstrong oszcillátor, Clapp oszcillátor, Colpitts oszcillátor . Relaxációs oszcillátorok - Royer oszcillátor, Ring oszcillátor, Multivibrator és Feszültségvezérelt oszcillátor (VCO). Hamarosan részletesen megvitatjuk a kristályoszcillátorokat, például a kristályoszcillátor működését és alkalmazását.
Mi az a kvarckristály?
A kvarckristály nagyon fontos tulajdonságot mutat, amelyet piezoelektromos hatásnak neveznek. Amikor mechanikus nyomást gyakorolnak a kristály felületeire, a mechanikus nyomással arányos feszültség jelenik meg a kristályon. Ez a feszültség torzulást okoz a kristályban. A torzított mennyiség arányos lesz az alkalmazott feszültséggel, valamint egy alternatív feszültség, amelyet egy kristályra alkalmaznak, és amely természetes frekvenciáján rezeg.
Kvarckristály áramkör
Az alábbi ábra a elektronikus szimbólum piezoelektromos kristályrezonátor és kvarckristály egy elektronikus oszcillátorban, amely ellenállásból, induktivitásból és kondenzátorokból áll.
Kristály oszcillátor áramköri rajza
A fenti ábra egy 20psc-os új 16MHz-es kvarckristályos oszcillátor, és ez egyfajta kristályoszcillátor, amely 16MHz frekvenciával működik.
Kristály oszcillátor
Általában, bipoláris tranzisztorok vagy FET-eket használnak a kristály oszcillátor áramkörök felépítéséhez. Ez azért van, mert műveleti erősítő s különböző alacsony frekvenciájú oszcillátor áramkörökben használhatók, amelyek 100 kHz alatt vannak, de működnek erősítők nincs sávszélessége a működéshez. Problémát jelent a magasabb frekvenciákon, amelyek illeszkednek az 1MHz feletti kristályokhoz.
Ennek a problémának a leküzdésére a Colpitts kristályoszcillátort tervezték. Nagyobb frekvencián fog működni. Ebben az oszcillátorban a LC tartály áramkör amely biztosítja a visszacsatolási rezgéseket, kvarckristály váltotta fel.
Kristály oszcillátor áramköri rajza
Működik a kristályoszcillátor
A kristályoszcillátor áramkör általában az inverz piezoelektromos hatás elvén működik. Az alkalmazott elektromos tér mechanikai deformációt eredményez egyes anyagokon. Így felhasználja a rezgő kristály mechanikai rezonanciáját, amelyet piezoelektromos anyaggal készítenek egy adott frekvenciájú elektromos jel előállításához.
A kvarckristályos oszcillátorok általában nagyon stabilak, jó minőségi tényezőből (Q) állnak, kis méretűek és gazdaságilag rokonok. Ezért a kvarckristályos oszcillátor áramkörök jobbak, mint más rezonátorok, például az LC áramkörök és a hangvillák. Általában Mikroprocesszorok és mikrovezérlők 8MHz kristályoszcillátort használunk.
Az egyenértékű elektromos áramkör leírja a kristály kristályhatását is. Csak nézze meg a fentiekben bemutatott egyenértékű elektromos kapcsolási rajzot. Az áramkörben használt alapkomponensek, induktivitás L jelentése kristálytömeg, a C2 kapacitás megfelelést képvisel, és C1-t használunk a képviseletére a kapacitás ami a kristály mechanikai formázása miatt keletkezik, ellenállás R a kristály belső szerkezeti súrlódását jelenti, A kvarckristály oszcillátor kapcsolási rajza két rezonanciából áll, például soros és párhuzamos rezonanciából, azaz két rezonáns frekvenciából.
Működik a kristályoszcillátor
A soros rezonancia akkor fordul elő, amikor a C1 kapacitás által termelt reaktancia egyenlő és ellentétes az L induktivitás által termelt reaktanciával. Az fr és az fp soros, illetve párhuzamos rezonancia frekvenciákat képvisel, és az „fr” és az „fp” értékei meghatározhatók ábrán látható következő egyenleteket.
A fenti ábra egy egyenértékű áramkört, a rezonáns frekvencia diagramját ábrázolja, a rezonáns frekvenciák képleteit.
A Crystal Oscillator felhasználása
Általánosságban tudjuk, hogy a mikroprocesszorok és mikrovezérlők tervezésénél kristályoszcillátorokat használnak az órajelek biztosítása érdekében. Vegyük például fontolóra 8051 mikrovezérlő , ebben a bizonyos vezérlőben egy külső kristályoszcillátor áramkör 12 MHz-es frekvenciával fog működni, ami elengedhetetlen, annak ellenére, hogy ez a (modell alapján készült) 8051 mikrovezérlő 40 MHz-en (max.) képes működni, az esetek többségében 12 MHz-et kell biztosítania, mert egy a 8051 gépi ciklushoz 12 óraciklus szükséges, hogy az effektív ciklussebesség 1 MHz-en (12 MHz-es órát figyelembe véve) 3,33 MHz-ig (a maximális 40 MHz-es órajelet figyelembe véve) érje el. Ezt a kristályoszcillátort, amelynek ciklussebessége 1–3,33 MHz, az összes belső művelet szinkronizálásához szükséges órajelimpulzusok előállítására használják.
A Crystal Oszcillátor alkalmazása
A kristályoszcillátornak különféle alkalmazásai vannak különböző területeken, és néhány kristályoszcillátor alkalmazást az alábbiakban adunk meg
Colpitts Crystal Oscillator alkalmazás
Colpitts oszcillátor szinuszos kimeneti jel előállítására szolgál, nagyon magas frekvenciákon. Ez az oszcillátor használható különféle érzékelőként, mint pl hőmérséklet-érzékelők A SAW eszköz miatt, amelyet a Colpitts áramkörben használunk, közvetlenül a felszínéről érzékeli.
Colpitts kristály oszcillátor
A Colpitts oszcillátorok alkalmazásai főleg ott fordulnak elő, ahol a széles frekvenciatartományt használják. Csillapítás nélküli és folyamatos rezgés esetén is használják. Néhány eszköz használata a Colpitts áramkörben nagyobb hőmérsékleti stabilitást és magas frekvenciát érhetünk el.
A mobil kommunikáció és a rádiókommunikáció fejlesztésére használt oszlopok.
Az Armstrong Crystal Oszcillátor alkalmazásai
Ez az áramkör az 1940-es évekig népszerű volt. Ezeket széles körben használják a regeneratív rádióvevőkben. Ebben a bemenetben az antenna rádiófrekvenciás jele egy további tekercselés útján mágnesesen kapcsolódik a tartály áramköréhez, és a visszacsatolás csökken, hogy a visszacsatolási hurokban szabályozható legyen. Végül keskeny sávú rádiófrekvenciás szűrőt és erősítőt állít elő. Ebben a Crystal oszcillátorban az LC rezonáns áramkört visszacsatoló hurkok helyettesítik.
Armstrong kristály oszcillátor
A katonai és repüléstechnikában
A hatékony kommunikációs rendszer érdekében a kristályoszcillátorokat katonai és repülési célokra használják. A kommunikációs rendszer az irányítási rendszerekben történő navigációs célú és elektronikus hadviselés létrehozása
A kutatásban és a mérésben
A kristályoszcillátorokat az égi navigáció és az űrkövetés céljára szolgáló kutatásokban és mérésekben, orvostechnikai eszközökben és mérőműszerekben használják.
A kristályoszcillátor ipari alkalmazásai
A kristályoszcillátornak számos ipari alkalmazása van. Széles körben használják őket számítógépekben, műszerekben, digitális rendszerekben, fáziszárt hurokrendszerekben, modemekben, tengeri, telekommunikációs rendszerekben, érzékelőkben és lemezmeghajtókban is.
A Crystal Oscillator a motor vezérlésében, az órában és a számítógép, sztereó és GPS rendszerek kioldásához is használható. Ez egy autóipari alkalmazás.
A kristályoszcillátorokat számos fogyasztási cikkben használják. Például kábeltelevíziós rendszerek, videokamerák, személyi számítógépek, játékok és videojátékok, mobiltelefonok, rádiórendszerek. Ez a Crystal Oscillator fogyasztói alkalmazása.
Ez arról szól, ami a Kristály oszcillátor , működik, és az Alkalmazások. Úgy gondoljuk, hogy az ebben a cikkben megadott információk hasznosak lehetnek a koncepció jobb megértéséhez. Ezenkívül a cikkel kapcsolatos bármilyen kérdés vagy bármilyen segítség a megvalósításhoz elektromos és elektronikai projektek , akkor fordulhat hozzánk az alábbi megjegyzés szakasz kommentálásával. Itt van egy kérdés az Ön számára: Mi a kristályoszcillátor fő funkciója?
Fotók:
- Kvarckristály áramkör kondenzátorok
- Kristály oszcillátor dhresource
- Kristály oszcillátor áramkör ma
- Működik a kristályoszcillátor indiastudychannel
- Colpitts kristály oszcillátor hqew
- Armstrong kristály oszcillátor wikimedia
