Kuvars kristali nasıl çalışır?

Bir kuvars kristalinin nasıl çalıştığını, belki de temel şeylerle basit bir şema ile açıklayabilir misiniz? Bir osilatör için bir tür dengeleyici gibi davrandığını biliyorum, ama bundan başka bir şey değil.

Kuvars piezoelektrik bir malzemedir, yani mekanik olarak deforme ederseniz, yüzeyinde yükler geliştirir. Benzer şekilde, yüzeyine yükler koyarsanız, kristalde mekanik strese neden olur. Bir kuvars kristalinin bir devreye faydası, kristalin mekanik olarak doğal bir rezonans frekansına sahip bir ayarlama çatalı gibi davranması ve piezoelektrik özelliğinin bir elektronik devreye bağlanmasına izin vermesidir. Rezonans frekansı esas olarak kuvarsın fiziksel boyutu ve şekli tarafından belirlendiğinden, sadece LC devreleri kullanacağınızdan daha az sıcaklığa duyarlı bir frekans referansı alırsınız.

Zaten iki harika cevap var, bu yüzden aynı şeyin farklı bir açıklamasını vermeye çalışacağım.

Arka fon

Böylece, bir Pierce osilatörde bir kristal osilatöre bağlı bir dijital sisteminiz vardır.

Şimdi muhtemelen mantık kapılarının belirli bir yükselme süresiyle nasıl değiştiğini gördünüz. Eğer öğrenmeye içine her zaman koyarsanız Elektromanyetik Uyumluluk ya da sadece yüksek hızlı dijital tasarım (varlık varlığı en iyi kitabı Johnson tarafından tek ), bu geniş bir frekans aralığı olarak bakılabilir öğreneceksiniz.

Kristal ne yapar

Kristalin ne yaptığına, frekans alanından ve zaman alanından bakmanın iki yolu vardır. Kişisel tercih nedeniyle frekans alanı ile başlayacağım. Birlikte çalıştığım her elektrik mühendisini frekans alanı ile evde olmaya itiyorum; Burada birçok sorun basitleşiyor ve karmaşık yanıtların bir anlamı var.

Frekans Alanı

Frekans alanı açısından kristal, çok yüksek bir Q (kalite) faktörü ile çok spesifik bir frekansta bir filtredir. Bu, ürettiğiniz tüm frekansların yalnızca kristalin izin verdiği belirli frekanslara izin verdiğiniz anlamına gelir.

Zaman Alanı

Diğer yol, kendine bağlı bir kapı düşünmektir. Orada hiçbir şey olmasaydı, gecikmeye eşit bir frekansa sahip bir kare dalga yaratacaktır, ancak bu frekans son derece güvenilir değildir ve ayrıca birçok üretim parametresine göre değişecektir. Kristal burada onu etkiler. Kristalin üzerinde yükselen bir kenarı varsa, sinyali yalnızca seçtiği frekansta "geçecektir". Aniden, 100MHz kare dalga kristal nedeniyle 20MHz günah dalgası olur.

Biraz ekstra düşünce

Osilatörler neden bu kadar akım çekiyor? Osilatör devresindeki kapasitansı saniyede 20 milyon kez şarj ediyor ve deşarj ediyorsunuz. Ayrıca, tüm saat döngüleri için devrenizdeki birçok transistör de aynısını yapar. hıza ihtiyacınız yoksa, 32KHz osilatörün mikrodenetleyicilerin gücü çok düşüktür.

Daha açık olup olamayacağımı bana bildirin.

Gönderen Vikipedi :

Bir osilatör kristali, elektriksel olarak iletken iki plakaya sahiptir, aralarında sandviç şeklinde bir dilim veya ayar kuvars kristali bulunur. Başlatma sırasında, kristalin etrafındaki devre ona rastgele bir gürültü AC sinyali uygular ve sadece şans eseri, gürültünün küçük bir kısmı kristalin rezonans frekansında olacaktır. Kristal bu nedenle bu sinyalle senkronize olarak salınmaya başlayacaktır. Osilatör kristalden çıkan sinyalleri güçlendirdikçe, kristalin frekans bandındaki sinyaller güçlenecek ve sonunda osilatörün çıkışına hükmedecektir. Kuvars kristalinin dar rezonans bandı istenmeyen tüm frekansları filtreler.

Bazı ek - oldukça önemli - özelliklerden bahsetmeyi seviyorum:

• Kuvars seri olarak ve paralel rezonant operasyonda çalıştırılabilir (ancak her iki rezonans frekansı birbirine oldukça yakındır);

• Bazı uygulamalarda (özellikle Pierce tipi gibi transistör tabanlı osilatörler için) kuvars, rezonant devre olarak DEĞİL, yüksek kaliteli bir indüktör olarak kullanılır .