Krištáľový oscilátor je obvod elektronického oscilátora, ktorý sa používa na mechanickú rezonanciu vibračného kryštálu piezoelektrického materiálu. Vytvorí elektrický signál s danou frekvenciou. Táto frekvencia sa bežne používa na sledovanie času, napríklad náramkové hodinky sa používajú v digitálnych integrovaných obvodoch na zabezpečenie stabilného hodinového signálu a tiež sa používajú na stabilizáciu frekvencií rádiových vysielačov a prijímačov. Kremenný kryštál sa používa hlavne v rádiofrekvenčných (RF) oscilátoroch. Kremenný krištáľ je najbežnejším typom piezoelektrický rezonátor , v obvodoch oscilátorov ich používame, takže sa stali známymi ako kryštalické oscilátory. Kryštálové oscilátory musia byť navrhnuté tak, aby poskytovali záťažovú kapacitu.

Existujú rôzne typy oscilátora elektronické obvody ktoré sa používajú sú to najmä: Lineárne oscilátory - Hartleyho oscilátor, Oscilátor s fázovým posunom, Armstrongov oscilátor, Clappov oscilátor, Colpittsov oscilátor . Relaxačné oscilátory - Royerov oscilátor, kruhový oscilátor, multivibrátor a Napäťovo riadený oscilátor (VCO). Čoskoro budeme podrobne diskutovať o kryštálových oscilátoroch, ako je práca a aplikácie kryštálového oscilátora.

Čo je to kremenný kryštál?

Kremenný kryštál vykazuje veľmi dôležitú vlastnosť známu ako piezoelektrický jav. Keď sa na povrchy kryštálu aplikuje mechanický tlak, na kryštáli sa objaví napätie, ktoré je úmerné mechanickému tlaku. Toto napätie spôsobuje skreslenie v kryštáli. Skreslené množstvo bude úmerné použitému napätiu a tiež striedavému napätiu aplikovanému na kryštál, ktorý spôsobí vibrovanie na svojej prirodzenej frekvencii.

Obvod kremenného kryštálu

Nasledujúci obrázok predstavuje elektronický symbol piezoelektrického kryštálového rezonátora a tiež kremenného kryštálu v elektronickom oscilátore, ktorý sa skladá z rezistora, induktora a kondenzátorov.

Schéma zapojenia krištáľového oscilátora

Vyššie uvedený obrázok je 20pcs Nový 16MHz kremenný kryštálový oscilátor a je to jeden druh krištáľových oscilátorov, ktorý pracuje s frekvenciou 16MHz.

Krištáľový oscilátor

Spravidla bipolárne tranzistory alebo FET sa používajú pri konštrukcii obvodov oscilátora Crystal. To je preto, že operačný zosilňovač môžu byť použité v rôznych nízkofrekvenčných obvodoch oscilátora, ktoré sú pod 100 kHz, ale sú funkčné zosilňovače nemajú šírku pásma na prevádzku. Bude to problém pri vyšších frekvenciách, ktoré sa zhodujú s kryštálmi nad 1 MHz.

Na prekonanie tohto problému je navrhnutý kryštálový oscilátor Colpitts. Bude to fungovať na vyšších frekvenciách. V tomto oscilátore Obvod nádrže LC ktorý poskytuje spätnoväzbové kmity, bol nahradený kremenným kryštálom.

Schéma zapojenia krištáľového oscilátora

Krištáľový oscilátor pracuje

Obvod kryštálového oscilátora zvyčajne pracuje na princípe inverzného piezoelektrického javu. Aplikované elektrické pole spôsobí mechanickú deformáciu naprieč niektorými materiálmi. Využíva teda mechanickú rezonanciu vibrujúceho kryštálu, ktorá je vyrobená z piezoelektrického materiálu na generovanie elektrického signálu konkrétnej frekvencie.

Oscilátory z kremeňového kryštálu sú zvyčajne vysoko stabilné, pozostávajú z faktora dobrej kvality (Q), majú malú veľkosť a sú ekonomicky prepojené. Preto sú obvody oscilátora z kremenného kryštálu lepšie v porovnaní s inými rezonátormi, ako sú obvody LC, ladičky. Spravidla v Mikroprocesory a mikroovládače používame 8MHz kryštalický oscilátor.

“ako funguje ručná kľuková baterka ”

Ekvivalent elektrický obvod tiež opisuje pôsobenie kryštálu kryštálu. Stačí sa pozrieť na ekvivalentnú schému elektrického obvodu uvedenú vyššie. Základné komponenty použité v obvode, indukčnosť L predstavuje hmotnosť kryštálu, kapacita C2 predstavuje zhodu a na vyjadrenie sa používa C1 kapacita ktorý sa formuje mechanickým formovaním kryštálu, odpor R predstavuje trenie vnútornej štruktúry kryštálu. Schéma zapojenia kremenného kryštálového oscilátora pozostáva z dvoch rezonancií, ako sú sériová a paralelná rezonancia, t. J. Z dvoch rezonančných frekvencií.

Krištáľový oscilátor pracuje

Sériová rezonancia nastáva, keď reaktancia produkovaná kapacitou C1 je rovnaká a opačná ako reaktancia produkovaná indukčnosťou L. Fr a fp predstavujú sériové a paralelné rezonančné frekvencie a hodnoty „fr“ a „fp“ je možné určiť pomocou nasledujúce rovnice zobrazené na obrázku nižšie.

Vyššie uvedený diagram popisuje ekvivalentný obvod, graf grafu pre rezonančnú frekvenciu, vzorce pre rezonančné frekvencie.

Použitie kryštálového oscilátora

Všeobecne vieme, že pri konštrukcii mikroprocesorov a mikrokontrolérov sa kryštálové oscilátory používajú na účely poskytovania hodinových signálov. Uvažujme napríklad 8051 mikrokontrolérov , v tomto konkrétnom radiči bude obvod externého kryštálového oscilátora pracovať s 12 MHz, čo je nevyhnutné, aj keď tento mikrokontrolér 8051 (založený na modeli) je schopný pracovať pri 40 MHz (max.), musí vo väčšine prípadov poskytovať 12 MHz, pretože pre strojový cyklus 8051 vyžaduje 12 taktovacích cyklov, aby bola zaistená efektívna frekvencia cyklu pri frekvencii 1 MHz (s hodinami 12 MHz) až 3,33 MHz (s maximálnym časom 40 MHz). Tento konkrétny kryštálový oscilátor, ktorý má frekvenciu cyklu od 1 MHz do 3,33 MHz, sa používa na generovanie hodinových impulzov, ktoré sú potrebné na synchronizáciu všetkých vnútorných operácií.

Aplikácia kryštálového oscilátora

Existuje mnoho aplikácií pre kryštálový oscilátor v rôznych oblastiach a niektoré z aplikácií pre kryštálový oscilátor sú uvedené nižšie

Aplikácia Colpitts Crystal Oscillator

Colpittsov oscilátor sa používa na generovanie sínusového výstupného signálu pri veľmi vysokých frekvenciách. Tento oscilátor je možné použiť ako rôzne typy senzorov ako napr snímače teploty Pretože zariadenie SAW, ktoré používame v okruhu Colpitts, sníma priamo z jeho povrchu.

Krištáľový oscilátor Colpitts

Aplikácie oscilátorov Colpitts zahŕňajú hlavne použitie širokého rozsahu frekvencií. Používa sa aj v netlmených a nepretržitých podmienkach kmitania. Použitím niektorých zariadení v okruhu Colpitts môžeme dosiahnuť väčšiu teplotnú stabilitu a vyššiu frekvenciu.

Colpitts používané na rozvoj mobilnej a rádiovej komunikácie.

“ako vytvoriť LED blesk ”

Aplikácie krištáľového oscilátora Armstrong

Tento okruh bol populárny až do 40. rokov 20. storočia. Tieto sa často používajú v regeneratívnych rádiových prijímačoch. Na tomto vstupe je vysokofrekvenčný signál z antény magneticky spojený s obvodom nádrže pomocou dodatočného vinutia a spätná väzba je znížená, aby sa získala kontrola v spätnoväzbovej slučke. Nakoniec produkuje úzkopásmový vysokofrekvenčný filter a zosilňovač. V tomto kryštálovom oscilátore je LC rezonančný obvod nahradený spätnoväzbovými slučkami.

Krištáľový oscilátor Armstrong

In Military and Aerospace

Pre efektívny komunikačný systém sa kryštálové oscilátory používajú vo vojenskom a leteckom priemysle. The komunikačný systém je zaviesť na účely navigácie a elektronického boja v navádzacích systémoch

In Výskum a meranie

Krištáľové oscilátory sa používajú pri výskume a meraní na účely nebeskej navigácie a sledovania vesmíru, v lekárskych prístrojoch a v meracích prístrojoch.

Priemyselné aplikácie kryštálového oscilátora

Existuje mnoho priemyselných aplikácií kryštálového oscilátora. Používajú sa často v počítačoch, prístrojoch, digitálnych systémoch, v systémoch fázovo blokovanej slučky, v modemoch, lodnej doprave, telekomunikáciách, senzoroch a tiež v diskových jednotkách.

Krištáľový oscilátor sa používa aj pri ovládaní motora, hodinách a palubnom počítači, stereu a v systémoch GPS. Toto je aplikácia pre automobilový priemysel.

Krištáľové oscilátory sa používajú v mnohých spotrebných výrobkoch. Napríklad systémy káblovej televízie, videokamery, osobné počítače, hračky a videohry, mobilné telefóny, rádiové systémy. Toto je aplikácia Crystal Oscillator pre spotrebiteľa.

Toto je všetko o tom, čo je Krištáľový oscilátor , funguje to a Aplikácie. Veríme, že informácie uvedené v tomto článku sú užitočné pre lepšie pochopenie tohto konceptu. Ďalej akékoľvek otázky týkajúce sa tohto článku alebo pomoc pri implementácii elektrické a elektronické projekty , môžete nás kontaktovať komentovaním v sekcii komentárov nižšie. Je tu pre vás otázka, aká je hlavná funkcia kryštálového oscilátora?

Fotografické úvery: