Круг кристалног осцилатора и рад

Испробајте Наш Инструмент За Елиминисање Проблема





Кристални осцилатор је електронско осцилаторно коло које се користи за механичку резонанцу вибрирајућег кристала пиезоелектричног материјала. Створиће електрични сигнал са датом фреквенцијом. Ова фреквенција се обично користи за праћење времена, на пример ручни сатови се користе у дигиталним интегрисаним круговима како би се обезбедио стабилан сатни сигнал и такође се користе за стабилизацију фреквенција за радио предајнике и пријемнике. Кварцни кристал се углавном користи у радио-фреквенцијским (РФ) осцилаторима. Кварцни кристал је најчешћи тип пиезоелектрични резонатор , у осцилаторним круговима, користимо их па су постали познати као кристални осцилатори. Кристални осцилатори морају бити пројектовани тако да пружају носивост.

Постоје различите врсте осцилатора електронских кола који су у употреби су: Линеарни осцилатори - Хартлеи-јев осцилатор, Пхасе-схифт осцилатор, Армстронг осцилатор, Цлапп осцилатор, Осцилатор Цолпиттс-а . Релаксациони осцилатори - Роиер осцилатор, прстен осцилатор, Мултивибратор и Осцилатор контролисан напоном (ВЦО). Ускоро ћемо детаљно разговарати о кристалним осцилаторима попут рада и примени кристалних осцилатора.




Шта је кварцни кристал?

Кристал кварца показује врло важно својство познато као пиезоелектрични ефекат. Када се на површине кристала врши механички притисак, на њему се појављује напон пропорционалан механичком притиску. Тај напон узрокује изобличење у кристалу. Изобличена количина ће бити пропорционална примењеном напону и такође наизменичном напону примењеном на кристал који узрокује да вибрира на својој природној фреквенцији.

Кварцни кристални круг

Кварцни кристални круг



Доња слика представља електронски симбол пиезоелектричног кристалног резонатора, а такође и кварцни кристал у електронском осцилатору који се састоји од отпорника, индуктора и кондензатора.

Кружни дијаграм кристалног осцилатора

Горња слика је нови кварцни кристални осцилатор од 16 мегапиксела и то је једна врста кристалних осцилатора који раде са фреквенцијом од 16 МХз.

Кристални осцилатор

Кристални осцилатор

Обично, биполарни транзистори или се ФЕТ користе у конструкцији кристалних осцилаторних кола. То је зато операциони појачавач с се могу користити у различитим нискофреквентним круговима осцилатора који су нижи од 100КХз, али су оперативни појачала немају пропусни опсег за рад. То ће бити проблем на вишим фреквенцијама које се поклапају са кристалима изнад 1МХз.


Да би се решио овај проблем, осмишљен је кристални осцилатор Цолпиттс. Радиће на вишим фреквенцијама. У овом Осцилатору, ЛЦ круг резервоара који пружа повратне осцилације замењен је кварцним кристалом.

Кружни дијаграм кристалног осцилатора

Кружни дијаграм кристалног осцилатора

Кристални осцилатор ради

Коло кристалног осцилатора обично ради на принципу инверзног пиезоелектричног ефекта. Примењено електрично поље ће произвести механичку деформацију на неким материјалима. Дакле, он користи механичку резонанцу вибрирајућег кристала која је направљена од пиезоелектричног материјала за генерисање електричног сигнала одређене фреквенције.

Обично су осцилатори кварцног кристала изузетно стабилни, састоје се од доброг фактора квалитета (К), мале су величине и економски су повезани. Стога су кружна осцилаторна кварцна кола супериорнија у поређењу са другим резонаторима попут ЛЦ кола, подешавајућим вилицама. Генерално у Микропроцесори и микро контролери користимо 8МХз кристални осцилатор.

Еквивалент електрични круг такође описује кристално деловање кристала. Само погледајте еквивалентни дијаграм електричног кола приказан горе. Основне компоненте које се користе у колу, индуктивитет Л представља кристалну масу, капацитет Ц2 представља усаглашеност, а Ц1 служи за представљање капацитет који је настао због механичког калупа кристала, отпор Р представља трење унутрашње структуре кристала, Дијаграм кола осцилатора кварцног кристала састоји се од две резонанције као што су серијска и паралелна резонанца, односно две резонантне фреквенције.

Кристални осцилатор ради

Кристални осцилатор ради

Серијска резонанција се јавља када је реактанса произведена капацитивношћу Ц1 једнака и супротна реактанцији произведеној индуктивитетом Л. фр и фп представљају редне и паралелне резонантне фреквенције, а вредности „фр“ и „фп“ могу се одредити коришћењем следеће једначине приказане на доњој слици.

Горњи дијаграм описује еквивалентно коло, графикон графикона за резонантну фреквенцију, формуле за резонантне фреквенције.

Употреба кристалног осцилатора

Генерално знамо да се у дизајну микропроцесора и микроконтролера користе кристални осцилатори ради давања тактних сигнала. На пример, размотримо 8051 микроконтролери , у овом одређеном контролеру, спољни кристални осцилатор ће радити са 12МХз што је неопходно, иако је овај 8051 микроконтролер (заснован на моделу) способан да ради на 40 МХз (мак) у већини случајева мора да обезбеди 12МХз, јер за машински циклус 8051 захтева 12 циклуса такта, тако да се постиже ефикасна брзина циклуса на 1МХз (узимајући такт од 12МХз) до 3,33МХз (узимајући максимални такт од 40МХз). Овај специфични кристални осцилатор који има брзину циклуса од 1 МХз до 3,33 МХз користи се за генерисање такта који су потребни за синхронизацију свих унутрашњих операција.

Примена кристалног осцилатора

Постоје разне апликације за кристални осцилатор у разним пољима, а неке од њих су дате у наставку

Апликација Кристални осцилатор Цолпиттс

Цолпиттс осцилатор користи се за генерисање синусоидног излазног сигнала на врло високим фреквенцијама. Овај осцилатор се може користити као различите врсте сензора као што су сензори температуре Због САВ уређаја који користимо у колу Цолпиттс-а, он осећа директно са његове површине.

Кристални осцилатор Цолпиттс

Кристални осцилатор Цолпиттс

Примена Цолпиттсових осцилатора углавном укључује где се користи широк опсег фреквенција. Такође се користи у пригушеним и непрекидним условима осциловања. Коришћењем неких уређаја у колу Цолпиттс-а можемо постићи већу температурну стабилност и високе фреквенције.

Цолпиттс који се користе за развој мобилних комуникација и радио комуникација.

Примене Армстронг кристалног осцилатора

Ово коло је било популарно до 1940-их. Они се широко користе у регенеративним радио пријемницима. У том улазу, сигнал радио фреквенције из антене магнетно је повезан у круг резервоара кроз додатни намотај, а повратна спрега је смањена да би се постигла контрола у повратној петљи. Коначно, производи ускопојасни радио-фреквенцијски филтер и појачало. У овом кристалном осцилатору, ЛЦ резонантни круг је замењен повратним петљама.

Армстронг кристални осцилатор

Армстронг кристални осцилатор

У војном и ваздухопловном свемиру

За ефикасан систем комуникације, кристални осцилатори се користе у војсци и ваздухопловству. Тхе комуникациони систем је успостављање и за потребе навигације и електронског ратовања у системима навођења

У Истраживање и мерење

Кристални осцилатори се користе у истраживању и мерењу за небеску навигацију и праћење свемира, у медицинским уређајима и мерним инструментима.

Индустријске примене кристалног осцилатора

Кристални осцилатор има много индустријских примена. Широко се користе у рачунарима, инструментацији, дигиталним системима, у фазно закључаним системима петље, модемима, бродовима, телекомуникацијама, у сензорима и такође у диск јединицама.

Цристал Осциллатор се такође користи у управљању мотором, сату и путном рачунару, стерео систему и у ГПС системима. Ово је аутомобилска апликација.

Кристални осцилатори се користе у многим производима широке потрошње. На пример, системи кабловске телевизије, видео камере, лични рачунари, играчке и видео игре, мобилни телефони, радио системи. Ово је потрошачка примена кристалног осцилатора.

Овде се ради о томе шта је а Кристални осцилатор , ради, и Апликације. Верујемо да су вам информације дате у овом чланку корисне за боље разумевање овог концепта. Даље, било каква питања у вези са овим чланком или било каква помоћ у примени електрични и електронски пројекти , можете нам се обратити коментаром у одељку за коментаре испод. Ево питања за вас: Која је главна функција кристалног осцилатора?

Фото кредити: