En krystalloscillator er en elektronisk oscillatorkrets som brukes til den mekaniske resonansen til en vibrerende krystall av piezoelektrisk materiale. Det vil skape et elektrisk signal med en gitt frekvens. Denne frekvensen brukes ofte for å holde styr på tiden, for eksempel brukes armbåndsur i digitale integrerte kretser for å gi et stabilt klokkesignal og brukes også til å stabilisere frekvenser for radiosendere og mottakere. Kvartskrystall brukes hovedsakelig i radiofrekvente (RF) oscillatorer. Kvartskrystall er den vanligste typen piezoelektrisk resonator , i oscillatorkretser, bruker vi dem, så det ble kjent som krystalloscillatorer. Krystalloscillatorer må være utformet for å gi en lastekapasitans.

Det finnes forskjellige typer oscillatorer elektroniske kretser som er i bruk de er nemlig: Lineære oscillatorer - Hartley oscillator, Phase-shift oscillator, Armstrong oscillator, Clapp oscillator, Colpitts oscillator . Avslapningsoscillatorer - Royeroscillator, Ringoscillator, Multivibrator og Spenningsstyrt oscillator (VCO). Snart skal vi diskutere i detalj krystalloscillatorer som arbeid og anvendelser av en krystalloscillator.

Hva er en kvartskrystall?

En kvartskrystall viser en veldig viktig egenskap kjent som den piezoelektriske effekten. Når mekanisk trykk påføres over krystallens overflater, vises en spenning som er proporsjonal med mekanisk trykk over krystallen. Den spenningen forårsaker forvrengning i krystallet. Den forvrengte mengden vil være proporsjonal med den påførte spenningen, og også en alternativ spenning påført en krystall den får til å vibrere ved sin naturlige frekvens.

Kvarts krystallkrets

Figuren nedenfor representerer elektronisk symbol av en piezoelektrisk krystallresonator og også kvartskrystall i en elektronisk oscillator som består av motstand, induktor og kondensatorer.

Krystalloscillator kretsdiagram

Ovenstående figur er en 20psc ny 16MHz kvartskrystalloscillator, og det er en slags krystalloscillatorer som fungerer med 16MHz frekvens.

Krystalloscillator

Som regel, bipolare transistorer eller FETs brukes i konstruksjonen av Crystal oscillator kretser. Dette er fordi operasjonsforsterker s kan brukes i forskjellige lavfrekvente oscillatorkretser som er under 100 KHz, men i drift forsterkere ikke har båndbredden til å fungere. Det vil være et problem ved de høyere frekvensene som er tilpasset krystaller som er over 1MHz.

For å løse dette problemet er Colpitts krystalloscillator designet. Det vil fungere ved høyere frekvenser. I denne oscillatoren er den LC tank krets som gir tilbakemeldingssvingninger er erstattet av en kvartskrystall.

Krystalloscillator kretsdiagram

Crystal Oscillator Working

Krystalloscillatorkretsen fungerer vanligvis på prinsippet om den inverse piezoelektriske effekten. Det påførte elektriske feltet vil produsere en mekanisk deformasjon over noen materialer. Dermed benytter den den vibrerende krystallens mekaniske resonans, som er laget med et piezoelektrisk materiale for å generere et elektrisk signal med en bestemt frekvens.

Vanligvis er kvartskrystalloscillatorer svært stabile, består av god kvalitetsfaktor (Q), de er små i størrelse og er økonomisk relaterte. Derfor er kvartskrystalloscillatorkretser mer overlegne sammenlignet med andre resonatorer som LC-kretser, tuning gafler. Generelt i Mikroprosessorer og mikrokontroller vi bruker en 8MHz krystalloscillator.

“hva er en rc -krets ”

Tilsvarende elektrisk krets beskriver også krystallens virkning. Bare se på det tilsvarende elektriske kretsskjemaet vist ovenfor. De grunnleggende komponentene som brukes i kretsen, induktans L representerer krystallmasse, kapasitans C2 representerer samsvar, og C1 brukes til å representere kapasitansen som er dannet på grunn av krystallets mekaniske støping, motstand R representerer krystallets indre strukturfriksjon, Kvartskrystalloscillator-kretsdiagrammet består av to resonanser som serie- og parallellresonans, dvs. to resonansfrekvenser.

Crystal Oscillator Working

Serieresonansen oppstår når reaktansen produsert av kapasitans C1 er lik og motsatt reaktansen produsert av induktans L. Fr og fp representerer henholdsvis serie- og parallelle resonansfrekvenser, og verdiene til 'fr' og 'fp' kan bestemmes ved å bruke følgende ligninger vist i figuren nedenfor.

Ovenstående diagram beskriver en ekvivalent krets, plottdiagram for resonansfrekvens, formler for resonansfrekvenser.

Bruk av Crystal Oscillator

Generelt vet vi at i utformingen av mikroprosessorer og mikrokontrollere brukes krystalloscillatorer for å gi klokkesignalene. La oss for eksempel vurdere 8051 mikrokontrollere , i denne bestemte kontrolleren, vil en ekstern krystalloscillatorkrets fungere med 12 MHz, noe som er viktig, selv om denne 8051-mikrokontrolleren (basert på modell) er i stand til å arbeide ved 40 MHz (maks.) må gi 12 MHz i de fleste tilfeller, fordi maskinsyklus 8051 krever 12 klokkesykluser, slik at effektiv syklusrate på 1MHz (tar 12MHz klokke) til 3,33MHz (tar maksimal 40MHz klokke). Denne spesielle krystalloscillatoren som har syklusrate på 1MHz til 3,33MHz brukes til å generere klokkepulser som er nødvendige for synkronisering av alle interne operasjoner.

Påføring av krystalloscillator

Det er forskjellige applikasjoner for krystalloscillator i forskjellige felt, og noen av krystalloscillatorapplikasjonene er gitt nedenfor

Colpitts Crystal Oscillator-applikasjon

Colpitts oscillator brukes til å generere et sinusformet utgangssignal ved svært høye frekvenser. Denne oscillatoren kan brukes som de forskjellige typer sensorer som f.eks temperatursensorer På grunn av SAW-enheten som vi bruker i Colpitts-kretsen, registrerer den direkte fra overflaten.

Colpitts Crystal Oscillator

Anvendelsene til Colpitts-oscillatorene involverer hovedsakelig hvor det store frekvensområdet brukes. Brukes også i ikke-dempet og kontinuerlig svingningstilstand. Ved å bruke noen enheter i Colpitts-kretsen kan vi oppnå større temperaturstabilitet og høy frekvens.

Colpitts brukt til utvikling av mobilkommunikasjon og radiokommunikasjon.

Bruk av Armstrong Crystal Oscillator

Denne kretsen var populær til 1940-tallet. Disse er mye brukt i regenerative radiomottakere. I den inngangen er radiofrekvenssignalet fra antennen koblet magnetisk inn i tankkretsen gjennom en ekstra vikling, og tilbakemeldingen reduseres for å få kontroll i tilbakekoblingssløyfen. Til slutt produserer den et smalbånds radiofrekvensfilter og forsterker. I denne Crystal-oscillatoren erstattes LC-resonanskretsen med tilbakemeldingsløkker.

Armstrong Crystal Oscillator

I militær og romfart

For det effektive kommunikasjonssystemet brukes Crystal Oscillators i militær og romfart. De kommunikasjonssystem er å etablere og for navigasjonsformål og elektronisk krigføring i veiledningssystemene

I forskning og måling

Krystalloscillatorene brukes i forskning og måling for himmelsk navigasjon og romsporingsformål, i medisinsk utstyr og i måleinstrumentene.

“koble en toveis bryter ”

Industrielle applikasjoner av krystalloscillator

Det er mange industrielle anvendelser av krystalloscillatoren. De er mye brukt i datamaskiner, instrumentering, digitale systemer, i faselåste sløyfesystemer, modemer, marine, telekommunikasjon, i sensorer og også i diskstasjoner.

Crystal Oscillator brukes også i motorstyring, klokke og til kjørecomputer, stereo og i GPS-systemer. Dette er en Automotive-applikasjon.

Krystalloscillatorer brukes i mange forbruksvarer. For eksempel kabel-TV-systemer, videokameraer, personlige datamaskiner, leker og videospill, mobiltelefoner, radiosystemer. Dette er forbrukerapplikasjonen av Crystal Oscillator.

Dette handler om hva som er en Krystalloscillator , det fungerer, og applikasjoner. Vi tror at informasjonen i denne artikkelen er nyttig for deg for en bedre forståelse av dette konseptet. Videre, eventuelle spørsmål angående denne artikkelen eller hjelp til implementering elektriske og elektroniske prosjekter , kan du nærme oss ved å kommentere i kommentarfeltet nedenfor. Her er et spørsmål til deg, hva er hovedfunksjonen til krystalloscillator?

Fotokreditter: