Arbeidsprinsippet til cystaloscillator

Sammendrag av krystalloscillator

Krystalloscillator refererer til waferen kuttet fra en kvartskrystall i henhold til en viss asimutvinkel, kvartskrystallresonator, referert til som kvartskrystall eller krystalloscillator;Krystallelementet med IC lagt til inne i pakken kalles krystalloscillator.Produktene er vanligvis pakket i metallkasser, men også i glasskasser, keramikk eller plast.

Arbeidsprinsipp for krystalloscillator

Kvartskrystalloscillator er en resonansenhet laget av piezoelektrisk effekt av kvartskrystall.Dens grunnleggende sammensetning er omtrent som følger: Fra en kvartskrystall i henhold til en viss asimutskive, belagt med sølvlag på de to tilsvarende overflatene som elektroder, sveiset en blytråd på hver elektrode er koblet til tappen, koblet med pakkeskallet som utgjøres en kvartskrystallresonator, referert til som kvartskrystall eller krystall, krystallvibrasjon.Produktene er vanligvis pakket i metallkasser, men også i glasskasser, keramikk eller plast.

Hvis et elektrisk felt påføres de to elektrodene til en kvartskrystall, deformeres brikken mekanisk.Omvendt, hvis mekanisk trykk påføres på begge sider av brikken, vil et elektrisk felt genereres i tilsvarende retning av brikken.Dette fysiske fenomenet kalles piezoelektrisk effekt.Hvis vekselspenninger påføres de to polene til brikken, vil brikken generere mekaniske vibrasjoner, som igjen vil generere vekslende elektriske felt.

Generelt er amplituden til den mekaniske vibrasjonen til brikken og amplituden til det vekslende elektriske feltet veldig liten, men når frekvensen til den påførte vekselspenningen er en spesifikk verdi, øker amplituden betydelig, mye større enn andre frekvenser. , kalles dette fenomenet piezoelektrisk resonans, som er veldig lik resonansen til LC-kretsen.Dens resonansfrekvens er relatert til skjæremodus, geometri og størrelse på brikken.

Når krystallen ikke vibrerer, kan den betraktes som en flat kondensator kalt elektrostatisk kapasitans C, og størrelsen er relatert til den geometriske størrelsen på brikken og arealet av elektroden, vanligvis omtrent noen få hudmetoder til dusinvis av hudmetoder .Når krystallen oscillerer, er tregheten til den mekaniske vibrasjonen ekvivalent med induktansen L. Generelt varierer L-verdiene fra titalls til hundrevis av grader.Elastisiteten til brikken kan tilsvare kapasitansen C, som er veldig liten, vanligvis bare 0,0002 ~ 0,1 pikogram.Tapet forårsaket av friksjon under wafervibrasjon tilsvarer R, som har en verdi på ca. 100 ohm.Fordi den ekvivalente induktansen til brikken er veldig stor, og C er veldig liten, er R også liten, så kvalitetsfaktoren Q til kretsen er veldig stor, opptil 1000 ~ 10000. I tillegg er resonansfrekvensen til selve brikken er i utgangspunktet kun relatert til skjæremodus, geometri og størrelse på brikken, og kan gjøres nøyaktig, slik at oscillatorkretsen som består av kvartsresonatorer kan oppnå høyfrekvent stabilitet.

Datamaskiner har en tidskrets, og selv om begrepet "klokke" ofte brukes for å referere til disse enhetene, er de faktisk ikke klokker i vanlig forstand.De kan bedre kalles tidtakere.En datamaskins timer er vanligvis en nøyaktig maskinert kvartskrystall som svinger innenfor sine spenningsgrenser med en frekvens som avhenger av hvordan selve krystallen kuttes og hvor mye spenning den utsettes for.Det er knyttet to registre til hver kvartskrystall, en teller og et holderegister.Hver oscillasjon av kvartskrystallen reduserer telleren med én.Når telleren synker til 0, genereres et avbrudd og telleren laster inn startverdien fra holderegisteret på nytt.Denne tilnærmingen gjør det mulig å programmere en timer til å generere 60 avbrudd per sekund (eller ved en hvilken som helst annen ønsket frekvens).Hvert avbrudd kalles en klokketikk.

I elektriske termer kan krystalloscillator tilsvare et to-terminalt nettverk av en kondensator og en motstand i parallell og en kondensator i serie.I elektroteknikk har dette nettverket to resonanspunkter, som er delt inn i høye og lave frekvenser.Den lavere frekvensen er serieresonans, og den høyere frekvensen er parallellresonans.På grunn av egenskapene til selve krystallen er avstanden mellom de to frekvensene ganske nær.I dette svært smale frekvensområdet tilsvarer krystalloscillatoren en induktor, så så lenge de to endene av krystalloscillatoren er koblet parallelt med passende kondensatorer, vil den danne en parallell resonanskrets.Denne parallellresonanskretsen kan legges til en negativ tilbakekoblingskrets for å danne en sinusformet oscillasjonskrets.Fordi frekvensområdet til krystalloscillatoren som tilsvarer induktansen er veldig smalt, vil frekvensen til denne oscillatoren ikke endre seg mye selv om parametrene til andre komponenter varierer mye.

Krystalloscillator har en viktig parameter, det vil si belastningskapasitansverdien, velg den parallelle kapasitansen lik belastningskapasitansverdien, kan få den nominelle resonansfrekvensen til krystalloscillatoren.Generell vibrasjon krystall oscillasjonskrets er i motsatte ender av en inverterende forsterker koblet til krystallene har to kapasitans mottar endene av krystallene, henholdsvis hver kapasitans på den andre siden av mottaket, kapasiteten til de to kondensatorene i serie verdi bør være lik til belastningskapasitansen, vær oppmerksom på generelle IC-pinner har tilsvarende inngangskapasitans, dette kan ikke ignoreres.Generelt er belastningskapasitansen til krystalloscillatoren 15 eller 12,5 hud.Hvis den ekvivalente inngangskapasitansen til komponentpinner vurderes, er oscillasjonskretsen til krystalloscillatoren sammensatt av to 22 hudkondensatorer et bedre valg.