Kristalli ostsillaator on elektrooniline ostsillaatorahel, mida kasutatakse piesoelektrilisest materjalist vibreeriva kristalli mehaaniliseks resonantsiks. See loob etteantud sagedusega elektrisignaali. Seda sagedust kasutatakse tavaliselt aja jälgimiseks, näiteks digitaalsetes integraallülitustes kasutatakse käekellasid stabiilse kellasignaali saamiseks ning seda kasutatakse ka raadiosaatjate ja -vastuvõtjate sageduste stabiliseerimiseks. Kvartskristalli kasutatakse peamiselt raadiosageduslike (RF) ostsillaatorites. Kvartskristall on kõige tavalisem tüüp piesoelektriline resonaator , ostsillaatorahelates kasutame neid, nii et seda hakati nimetama kristalli ostsillaatoriteks. Kristall-ostsillaatorid peavad olema konstrueeritud koormuse mahtuvuse tagamiseks.

Ostsillaatoreid on erinevat tüüpi elektroonilised ahelad kasutatavad on nimelt: lineaarsed ostsillaatorid - Hartley ostsillaator, faasinihkega ostsillaator, Armstrongi ostsillaator, Clapp ostsillaator, Kolpitsi ostsillaator . Lõdvestusosillaatorid - Royeri ostsillaator, rõngasosillaator, multivibraator ja Pingega juhitav ostsillaator (VCO). Varsti arutleme üksikasjalikult kristalli ostsillaatorite üle, nagu töö ja kristalli ostsillaatori rakendused.

Mis on kvartskristall?

Kvartskristallil on väga oluline omadus, mida nimetatakse piesoelektriliseks efektiks. Kui kristalli pindadele rakendatakse mehaanilist survet, ilmub kristallile mehaanilise rõhuga proportsionaalne pinge. See pinge põhjustab kristallis moonutusi. Moonutatud summa on proportsionaalne rakendatava pingega ja ka kristallile rakendatava alternatiivpingega, mille see põhjustab oma loomulikul sagedusel võnkuma.

Kvartskristallahel

Allpool olev joonis tähistab elektrooniline sümbol piesoelektrilise kristallresonaatori ja kvartskristalli elektroonilises ostsillaatoris, mis koosneb takistist, induktiivpoolist ja kondensaatoritest.

Kristalli ostsillaatori vooluahela skeem

Ülaltoodud joonis on 20psc uus 16MHz kvartskristall-ostsillaator ja see on ühte tüüpi kristall-ostsillaatorid, mis töötavad 16MHz sagedusega.

Kristalli ostsillaator

Üldiselt bipolaarsed transistorid või FET-sid kasutatakse kristalli ostsillaatorahelate ehitamisel. See on sellepärast, et operatiivvõimendi S-sid saab kasutada erinevates madalsageduslike ostsillaatorahelates, mis on alla 100KHz, kuid töötavad võimendid ei ole ribalaiust töötamiseks. See on probleem kõrgematel sagedustel, mis sobivad kristallidega, mis on üle 1 MHz.

Selle probleemi ületamiseks on loodud Colpitts'i kristall-ostsillaator. See töötab kõrgemate sageduste korral. Selles ostsillaatoris LC paagi ahel mis annab tagasisidevõnkeid, on asendatud kvartskristalliga.

Kristalli ostsillaatori vooluahela skeem

Kristalli ostsillaator töötab

Kristall-ostsillaatori ahel töötab tavaliselt pöördsooelektrilise efekti põhimõttel. Rakendatud elektriväli tekitab mõnes materjalis mehaanilise deformatsiooni. Seega kasutab see vibreeriva kristalli mehaanilist resonantsi, mis on valmistatud piesoelektrilise materjaliga kindla sagedusega elektrisignaali genereerimiseks.

Tavaliselt on kvartskristall-ostsillaatorid väga stabiilsed, koosnevad hea kvaliteeditegurist (Q), nende mõõtmed on väikesed ja majanduslikult seotud. Seega on kvartskristall-ostsillaatori ahelad paremad võrreldes teiste resonaatoritega, näiteks LC-ahelad, häälestuskahvlid. Üldiselt aastal Mikroprotsessorid ja mikrokontrollerid kasutame 8MHz kristall-ostsillaatorit.

“rüütlisõitja led -skanneri ahel ”

Samaväärne elektriskeem kirjeldab ka kristalli toimimist kristallil. Vaadake lihtsalt ülaltoodud samaväärset elektriskeemi skeemi. Vooluringis kasutatavad põhikomponendid, induktiivsus L tähistab kristallmassi, mahtuvus C2 tähistab vastavust ja C1 kasutatakse tähistamiseks mahtuvus mis on tekkinud kristalli mehaanilise vormimise tõttu, vastupanu R tähistab kristalli sisestruktuuri hõõrdumist. Kvartskristalli ostsillaatori vooluahela diagramm koosneb kahest resonantsist, nagu järjestikune ja paralleelresonants, st kahest resonantssagedusest.

Kristalli ostsillaator töötab

Seeriaresonants tekib siis, kui mahtuvuse C1 tekitatud reaktants on võrdne induktiivsuse L poolt tekitatud reaktsioonivõimega ja vastupidine sellele. Fr ja fp tähistavad vastavalt jada- ja paralleelseid resonantssagedusi ning fr ja fp väärtusi saab määrata kasutades järgmised joonisel näidatud võrrandid.

Ülaltoodud diagramm kirjeldab samaväärset vooluahelat, resonantssageduse graafiku graafikut, resonantssageduste valemeid.

Kristalli ostsillaatori kasutamine

Üldiselt teame, et mikroprotsessorite ja mikrokontrollerite kujundamisel kasutatakse kellasignaalide pakkumiseks kristalli ostsillaatoreid. Mõelgem näiteks 8051 mikrokontrollerit , selles konkreetses kontrolleris töötab välise kristalli ostsillaatori ahel 12MHz-ga, mis on hädavajalik, kuigi see 8051 (mudelil põhinev) mikrokontroller, mis on võimeline töötama sagedusel 40 MHz (max), peab enamikul juhtudel pakkuma 12MHz, kuna masinatsükkel 8051 nõuab 12 taktsüklit, nii et efektiivse tsüklisageduse saavutamiseks 1MHz (võttes 12MHz kella) kuni 3,33MHz (võttes maksimaalse 40MHz kella). Seda konkreetset kristalli ostsillaatorit, mille tsüklisagedus on 1 MHz kuni 3,33 MHz, kasutatakse kõigi sisemiste toimingute sünkroonimiseks vajalike taktimpulsside genereerimiseks.

Kristalli ostsillaatori kasutamine

Kristall-ostsillaatori jaoks on erinevates valdkondades erinevaid rakendusi ja mõned kristall-ostsillaatori rakendused on toodud allpool

Colpitts Crystal Ostsillaatori rakendus

Kolpitsi ostsillaator kasutatakse kõrgetel sagedustel sinusoidaalse väljundsignaali genereerimiseks. Seda ostsillaatorit saab kasutada erinevat tüüpi anduritena, näiteks temperatuuriandurid Tänu SAW-seadmele, mida kasutame Colpittsi vooluringis, tajub ta otse oma pinnalt.

Colpitts Crystal Ostsillaator

Colpitti ostsillaatorite rakendused hõlmavad peamiselt seal, kus kasutatakse laia sagedusala. Kasutatakse ka summutamata ja pideva võnkumise tingimustes. Kasutades mõningaid seadmeid Colpitts'i ahelas, saame saavutada suurema temperatuuri stabiilsuse ja kõrge sageduse.

Kolpitid, mida kasutatakse mobiilside ja raadioside arendamiseks.

“servomootor, kuidas see töötab ”

Armstrongi kristalli ostsillaatori rakendused

See ring oli populaarne kuni 1940. aastateni. Neid kasutatakse laialdaselt regeneratiivsetes raadiovastuvõtjates. Selles sisendis on antenni raadiosagedussignaal täiendava mähise kaudu magnetiliselt ühendatud paagi ahelaga ja tagasiside väheneb, et saada tagasisideahelas kontrolli. Lõpuks toodab see kitsariba raadiosagedusfiltrit ja võimendit. Selles kristalli ostsillaatoris asendatakse LC resonantsahel tagasisideahelatega.

Armstrongi kristalli ostsillaator

Sõjalises ja lennunduses

Tõhusa sidesüsteemi jaoks kasutatakse kristalli ostsillaatoreid sõjaväes ja lennunduses. The sidesüsteem on navigeerimise eesmärgil sisse seada ja elektrooniline sõda juhtimissüsteemides

Uuringutes ja mõõtmistöös

Kristall-ostsillaatoreid kasutatakse taevase navigeerimise ja kosmose jälgimise uurimisel ja mõõtmisel, meditsiiniseadmetes ja mõõteriistades.

Kristall-ostsillaatori tööstuslikud rakendused

Kristall-ostsillaatoril on palju tööstuslikke rakendusi. Neid kasutatakse laialdaselt arvutites, seadmetes, digitaalsüsteemides, faasilukustatud süsteemides, modemites, merenduses, telekommunikatsioonis, andurites ja ka kettaseadmetes.

Kristall-ostsillaatorit kasutatakse ka mootori juhtimisel, kellal ning arvuti, stereo ja GPS-süsteemide väljasõidul. See on Automotive rakendus.

Kristall-ostsillaatoreid kasutatakse paljudes tarbekaupades. Näiteks kaabeltelevisioonisüsteemid, videokaamerad, personaalarvutid, mänguasjad ja videomängud, mobiiltelefonid, raadiosüsteemid. See on kristall-ostsillaatori tarbijarakendus.

See kõik käib selle kohta, mis on a Kristalli ostsillaator , see töötab ja rakendused. Usume, et selles artiklis toodud teave on teile selle kontseptsiooni paremaks mõistmiseks abiks. Lisaks sellele kõik selle artikliga seotud küsimused või abi rakendamisel elektri- ja elektroonikaprojektid , võite pöörduda meie poole, kommenteerides allolevas kommentaaride jaotises. Siin on teile küsimus, mis on kristalli ostsillaatori peamine funktsioon?

Foto autorid: