Kristāla oscilators ir elektroniska oscilatora ķēde, ko izmanto pjezoelektriskā materiāla vibrējošā kristāla mehāniskai rezonansei. Tas radīs elektrisko signālu ar noteiktu frekvenci. Šo frekvenci parasti izmanto laika uzskaitei, piemēram, rokas pulksteņi tiek izmantoti digitālajās integrētajās shēmās, lai nodrošinātu stabilu pulksteņa signālu, kā arī tiek izmantoti, lai stabilizētu radioviļņu raidītāju un uztvērēju frekvences. Kvarca kristālu galvenokārt izmanto radiofrekvenču (RF) oscilatoros. Kvarca kristāls ir visizplatītākais veids pjezoelektriskais rezonators , oscilatoru ķēdēs mēs tos izmantojam, tāpēc tas kļuva pazīstams kā kristāla oscilatori. Kristāla oscilatori jāprojektē tā, lai nodrošinātu slodzes kapacitāti.
Ir dažādi oscilatoru veidi elektroniskās shēmas tie ir: lineārie oscilatori - Hārtlija oscilators, fāzes nobīdes oscilators, Armstronga oscilators, Clapp oscilators, Colpitts oscilators . Relaksācijas oscilatori - Royer oscilators, Ring oscilators, Multivibrator un Sprieguma kontrolēts oscilators (VCO). Drīz mēs sīki apspriedīsim kristāla oscilatorus, piemēram, kristāla oscilatora darbību un pielietojumu.
Kas ir kvarca kristāls?
Kvarca kristālam piemīt ļoti svarīgs īpašums, kas pazīstams kā pjezoelektriskais efekts. Pieliekot mehānisko spiedienu pa kristāla virsmām, visā kristālā parādās spriegums, kas ir proporcionāls mehāniskajam spiedienam. Šis spriegums izraisa kristāla deformāciju. Izkropļotā summa būs proporcionāla pielietotajam spriegumam, kā arī alternatīvais spriegums, kas tiek pielikts kristālam, kas izraisa vibrāciju dabiskajā frekvencē.
Kvarca kristāla ķēde
Zemāk redzamais attēls attēlo elektroniskais simbols pjezoelektriskā kristāla rezonatora un arī kvarca kristāla elektroniskajā oscilatorā, kas sastāv no rezistora, induktora un kondensatoriem.
Kristāla oscilatora shēmas diagramma
Šis skaitlis ir 20psc jauns 16MHz kvarca kristālu oscilators, un tas ir viena veida kristāla oscilators, kas darbojas ar 16MHz frekvenci.
Kristāla oscilators
Parasti bipolāri tranzistori vai FET izmanto kristāla oscilatoru ķēžu konstruēšanā. Tas ir tāpēc, ka operatīvais pastiprinātājs S var izmantot dažādās zemfrekvences oscilatoru ķēdēs, kas ir zemākas par 100KHz, bet darbojas pastiprinātāji nav joslas platuma darbībai. Tā būs problēma augstākajās frekvencēs, kas tiek saskaņotas ar kristāliem, kas pārsniedz 1MHz.
Lai pārvarētu šo problēmu, ir paredzēts Colpitts kristāla oscilators. Tas darbosies ar augstāku frekvenci. Šajā oscilatorā LC tvertnes ķēde kas nodrošina atgriezeniskās saites svārstības, ir aizstāts ar kvarca kristālu.
Kristāla oscilatora shēmas diagramma
Kristāla oscilators darbojas
Kristāla oscilatora ķēde parasti darbojas pēc apgrieztā pjezoelektriskā efekta principa. Pielietotais elektriskais lauks dažos materiālos radīs mehānisku deformāciju. Tādējādi tas izmanto vibrējošā kristāla mehānisko rezonansi, kas tiek izgatavota ar pjezoelektrisko materiālu, lai radītu noteiktas frekvences elektrisko signālu.
Parasti kvarca kristālu oscilatori ir ļoti stabili, sastāv no labas kvalitātes faktora (Q), tiem ir mazs izmērs un tie ir ekonomiski saistīti. Tādējādi kvarca kristālu oscilatoru ķēdes ir pārākas salīdzinājumā ar citiem rezonatoriem, piemēram, LC ķēdēm, skaņas dakšām. Parasti Mikroprocesori un mikrokontrolleri mēs izmantojam 8MHz kristāla oscilatoru.
Ekvivalents elektriskā ķēde apraksta arī kristāla darbību kristālā. Vienkārši apskatiet ekvivalento elektriskās ķēdes shēmu, kas parādīta iepriekš. Ķēdē izmantotie pamatkomponenti, induktivitāte L apzīmē kristāla masu, kapacitāte C2 apzīmē atbilstību, un C1 tiek izmantota, lai attēlotu kapacitāte kas veidojas kristāla mehāniskās formēšanas dēļ, pretestība R apzīmē kristāla iekšējās struktūras berzi, kvarca kristāla oscilatora shēma sastāv no divām rezonansēm, piemēram, sērijas un paralēlās, t.i., divām rezonanses frekvencēm.
Kristāla oscilators darbojas
Sērijas rezonanse notiek, ja kapacitāte C1 radītā reaktivitāte ir vienāda ar induktivitātes L radīto reaktanci un pretēja. Fr un fp attiecīgi apzīmē virknes un paralēlās rezonanses frekvences, un “fr” un “fp” vērtības var noteikt, izmantojot šādi vienādojumi, kas parādīti attēlā.
Iepriekš sniegtajā diagrammā ir aprakstīta ekvivalenta shēma, grafiskais grafiks rezonanses frekvencei, formulas rezonanses frekvencēm.
Kristāla oscilatora izmantošana
Kopumā mēs zinām, ka mikroprocesoru un mikrokontrolleru projektēšanā pulksteņa signālu nodrošināšanai tiek izmantoti kristāla oscilatori. Piemēram, ņemsim vērā 8051 mikrokontrolleri , šajā konkrētajā kontrolierī ārējā kristāla oscilatora ķēde darbosies ar 12MHz, kas ir būtiski, lai gan šim 8051 mikrokontrollerim (pamatojoties uz modeli), kas spēj strādāt pie 40 MHz (max), vairumā gadījumu jānodrošina 12MHz, jo Mašīnas ciklam 8051 ir nepieciešami 12 pulksteņu cikli, lai efektīvam cikla ātrumam 1MHz (ņemot 12MHz pulksteni) līdz 3.33MHz (ņemot maksimālo 40MHz pulksteni). Šis konkrētais kristāla oscilators, kura cikla ātrums ir no 1 MHz līdz 3,33 MHz, tiek izmantots, lai ģenerētu pulksteņa impulsus, kas nepieciešami visu iekšējo darbību sinhronizēšanai.
Kristāla oscilatora pielietošana
Kristāla oscilatoram ir dažādi pielietojumi dažādos laukos, un daži no kristāla oscilatora pielietojumiem ir norādīti zemāk
Colpitts kristāla oscilatora lietojumprogramma
Colpitts oscilators tiek izmantots, lai ģenerētu sinusoidālu izejas signālu ļoti augstās frekvencēs. Šo oscilatoru var izmantot kā dažādu veidu sensorus, piemēram, temperatūras sensori Sakarā ar SAW ierīci, kuru mēs izmantojam Kolpitsa ķēdē, tā sajūt tieši no tās virsmas.
Kolpitsa kristāla oscilators
Colpitts oscilatoru pielietojums galvenokārt attiecas uz vietām, kur tiek izmantots plašs frekvenču diapazons. Izmanto arī nenomācītā un nepārtrauktā svārstību stāvoklī. Izmantojot dažas ierīces Colpitts ķēdē, mēs varam sasniegt lielāku temperatūras stabilitāti un augstu frekvenci.
Kolpitti, ko izmanto mobilo sakaru un radiosakaru attīstībai.
Ārmstronga kristāla oscilatora pielietojums
Šī ķēde bija populāra līdz 1940. gadiem. Tos plaši izmanto reģeneratīvajos radio uztvērējos. Šajā ieejā radiofrekvenču signāls no antenas caur papildu tinumu tiek magnētiski savienots ar tvertnes ķēdi, un atgriezeniskā saite tiek samazināta, lai iegūtu kontroli atgriezeniskās saites lokā. Visbeidzot, tas ražo šaurjoslas radiofrekvenču filtru un pastiprinātāju. Šajā kristāla oscilatorā LC rezonanses ķēde tiek aizstāta ar atgriezeniskās saites cilpām.
Ārmstronga kristāla oscilators
Militārajā un kosmosa jomā
Efektīvai sakaru sistēmai kristāla oscilatori tiek izmantoti militārajā un kosmosa jomā. The sakaru sistēma ir izveidot un navigācijas vajadzībām un elektronisko karu vadības sistēmās
Pētījumos un mērījumos
Kristāla oscilatori tiek izmantoti pētījumos un mērījumos debesu navigācijai un kosmosa izsekošanai, medicīnas ierīcēs un mērinstrumentos.
Rūpnieciskie kristāla oscilatora pielietojumi
Kristāla oscilatoram ir daudz rūpniecisku pielietojumu. Tos plaši izmanto datoros, instrumentos, digitālajās sistēmās, fāzu bloķētās cilpas sistēmās, modemos, jūras, telekomunikācijās, sensoros un arī diskdziņos.
Kristāla oscilatoru izmanto arī dzinēja vadībā, pulkstenī un datora, stereo un GPS sistēmās. Šī ir lietojumprogramma Automotive.
Kristāla oscilatori tiek izmantoti daudzās patēriņa precēs. Piemēram, kabeļtelevīzijas sistēmas, videokameras, personālie datori, rotaļlietas un videospēles, mobilie tālruņi, radio sistēmas. Tas ir kristāla oscilatora lietojums patērētājiem.
Tas viss ir par to, kas ir a Kristāla oscilators , tas darbojas un lietojumprogrammas. Mēs uzskatām, ka šajā rakstā sniegtā informācija ir noderīga, lai labāk izprastu šo jēdzienu. Turklāt visi jautājumi par šo rakstu vai palīdzība ieviešanā elektrotehnikas un elektronikas projekti , varat vērsties pie mums, komentējot komentāru sadaļā zemāk. Šeit ir jautājums jums: Kāda ir kristāla oscilatora galvenā funkcija?
Foto kredīti:
- Kvarca kristāla ķēde kondensatori
- Kristāla oscilators dhresource
- Kristāla oscilatoru ķēde shēma šodien
- Kristāla oscilators darbojas indiastudychannel
- Kolpitsa kristāla oscilators hqew
- Ārmstronga kristāla oscilators wikimedia
