Crystal Oscillator Circuit og Working

Crystal Oscillator Circuit og Working

En krystaloscillator er et elektronisk oscillatorkredsløb, der bruges til den mekaniske resonans af en vibrerende krystal af piezoelektrisk materiale. Det vil skabe et elektrisk signal med en given frekvens. Denne frekvens bruges almindeligvis til at holde styr på tiden, for eksempel bruges armbåndsure i digitale integrerede kredsløb til at give et stabilt ursignal og bruges også til at stabilisere frekvenser for radiosendere og modtagere. Kvartskrystal bruges hovedsageligt i radiofrekvente (RF) oscillatorer. Kvartskrystal er den mest almindelige type piezoelektrisk resonator , i oscillatorkredsløb, bruger vi dem, så det blev kendt som krystaloscillatorer. Krystaloscillatorer skal være designet til at give en belastningskapacitans.



Der er forskellige typer oscillatorer elektroniske kredsløb der er i brug de er nemlig: Lineære oscillatorer - Hartley oscillator, Phase-shift oscillator, Armstrong oscillator, Clapp oscillator, Colpitts oscillator . Afslapningsoscillatorer - Royeroscillator, Ringoscillator, Multivibrator og Spændingsstyret oscillator (VCO). Snart skal vi diskutere i detaljer krystaloscillatorer som at arbejde og anvendelser af en krystaloscillator.


Hvad er en kvarts krystal?

En kvartskrystal udviser en meget vigtig egenskab kendt som den piezoelektriske effekt. Når der påføres mekanisk tryk på tværs af krystalfladerne, vises en spænding, der er proportional med det mekaniske tryk over krystallen. Denne spænding forårsager forvrængning i krystallen. Den forvrængede mængde vil være proportional med den påførte spænding og også en alternativ spænding påført en krystal, som den får til at vibrere ved sin naturlige frekvens.





Kvarts krystal kredsløb

Kvarts krystal kredsløb

Nedenstående figur repræsenterer elektronisk symbol af en piezoelektrisk krystalresonator og også kvartskrystal i en elektronisk oscillator, der består af modstand, induktor og kondensatorer.



Krystaloscillator kredsløbsdiagram

Ovenstående figur er en 20psc ny 16MHz kvarts krystaloscillator, og det er en slags krystaloscillatorer, der fungerer med 16MHz frekvens.

Krystaloscillator

Krystaloscillator

Generelt, bipolære transistorer eller FET'er anvendes til konstruktion af krystaloscillatorkredsløb. Dette er fordi operationel forstærker s kan bruges i forskellige lavfrekvente oscillatorkredsløb, der er under 100 KHz, men operationelle forstærkere har ikke båndbredden til at fungere. Det vil være et problem ved de højere frekvenser, der matches med krystaller, der er over 1MHz.


For at overvinde dette problem er Colpitts krystaloscillator designet. Det fungerer ved højere frekvenser. I denne oscillator er LC tank kredsløb der giver feedback svingninger er blevet erstattet af en kvartskrystal.

Krystaloscillator kredsløbsdiagram

Krystaloscillator kredsløbsdiagram

Crystal Oscillator arbejder

Krystaloscillatorkredsløbet fungerer normalt på princippet om den inverse piezoelektriske effekt. Det anvendte elektriske felt vil frembringe en mekanisk deformation på tværs af nogle materialer. Således bruger den den vibrerende krystal mekaniske resonans, som er lavet med et piezoelektrisk materiale til at generere et elektrisk signal med en bestemt frekvens.

Normalt er kvartskrystaloscillatorer meget stabile, består af god kvalitetsfaktor (Q), de er små i størrelse og er økonomisk beslægtede. Derfor er kvartskrystaloscillatorkredsløb mere overlegne sammenlignet med andre resonatorer som LC-kredsløb, tuning gafler. Generelt i Mikroprocessorer og mikrocontrollere vi bruger en 8MHz krystaloscillator.

Det tilsvarende elektrisk kredsløb beskriver også krystalens krystalvirkning. Se bare på det tilsvarende elektriske kredsløbsdiagram, der er vist i ovenstående. De grundlæggende komponenter, der bruges i kredsløbet, induktans L repræsenterer krystalmasse, kapacitans C2 repræsenterer overensstemmelse, og C1 bruges til at repræsentere kapacitansen der er dannet på grund af krystalets mekaniske støbning, modstand R repræsenterer krystalens indre strukturfriktion, kvartskrystaloscillator-kredsløbsdiagrammet består af to resonanser såsom serie- og parallelresonans, dvs. to resonansfrekvenser.

Crystal Oscillator arbejder

Crystal Oscillator arbejder

Serieresonansen opstår, når reaktansen produceret af kapacitans C1 er lig med og modsat den reaktans, der produceres af induktans L. Fr og fp repræsenterer henholdsvis serie- og parallelle resonansfrekvenser, og værdierne for 'fr' og 'fp' kan bestemmes ved hjælp af følgende ligninger vist i nedenstående figur.

Ovenstående diagram beskriver et ækvivalent kredsløb, plotdiagram for resonansfrekvens, formler for resonansfrekvenser.

Anvendelse af krystaloscillator

Generelt ved vi, at i designet af mikroprocessorer og mikrocontrollere anvendes krystaloscillatorer af hensyn til at levere urets signaler. Lad os for eksempel overveje 8051 mikrokontroller , i denne særlige controller fungerer et eksternt krystaloscillatorkredsløb med 12MHz, hvilket er vigtigt, selvom denne 8051-mikrocontroller (baseret på model) er i stand til at arbejde ved 40 MHz (maks.) skal levere 12MHz i de fleste tilfælde, fordi det i en maskincyklus 8051 kræver 12 urcyklusser, således at der gives effektiv cyklusrate ved 1MHz (tager 12MHz ur) til 3,33MHz (tager det maksimale 40MHz ur). Denne særlige krystaloscillator, der har cyklushastighed ved 1MHz til 3,33MHz, bruges til at generere urimpulser, der kræves til synkronisering af alle interne operationer.

Anvendelse af krystaloscillator

Der findes forskellige applikationer til krystaloscillator inden for forskellige felter, og nogle af krystaloscillatorapplikationer er angivet nedenfor

Colpitts Crystal Oscillator-applikation

Colpitts Oscillator bruges til at generere et sinusformet udgangssignal ved meget høje frekvenser. Denne oscillator kan bruges som de forskellige typer sensorer såsom temperaturfølere På grund af SAW-enheden, som vi bruger i Colpitts-kredsløb, registrerer den direkte fra overfladen.

Colpitts krystaloscillator

Colpitts krystaloscillator

Anvendelserne af Colpitts-oscillatorer involverer hovedsageligt, hvor det brede spektrum af frekvenser anvendes. Anvendes også i ikke-dæmpet og kontinuerlig svingning. Ved hjælp af nogle enheder i Colpitts-kredsløbet kan vi opnå større temperaturstabilitet og høj frekvens.

Kolpitter brugt til udvikling af mobilkommunikation og radiokommunikation.

Anvendelser af Armstrong Crystal Oscillator

Dette kredsløb var populært indtil 1940'erne. Disse bruges i vid udstrækning i de regenerative radiomodtagere. I denne indgang er radiofrekvenssignalet fra antennen koblet magnetisk ind i tankkredsløbet gennem en yderligere vikling, og feedback reduceres for at få kontrol i feedback-sløjfen. Endelig producerer det et smalbånds radiofrekvensfilter og forstærker. I denne krystaloscillator udskiftes LC-resonanskredsløbet med feedback-sløjfer.

Armstrong Crystal Oscillator

Armstrong Crystal Oscillator

I militær og rumfart

Til det effektive kommunikationssystem anvendes krystaloscillatorer i militær og rumfart. Det kommunikationssystem er at etablere og til navigationsformål og elektronisk krigsførelse i styringssystemerne

I forskning og måling

Krystaloscillatorerne bruges til forskning og måling til himmelsk navigation og rumsporingsformål, i medicinsk udstyr og i måleinstrumenterne.

Industrielle applikationer af krystaloscillator

Der er mange industrielle anvendelser af krystaloscillatoren. De bruges i vid udstrækning i computere, instrumentering, digitale systemer, i faselåste sløjfesystemer, modemer, marine, telekommunikation, i sensorer og også i diskdrev.

Crystal Oscillator bruges også til motorstyring, ur og til tripcomputer, stereo og i GPS-systemer. Dette er en bilapplikation.

Krystaloscillatorer bruges i mange forbrugsvarer. For eksempel kabel-tv-systemer, videokameraer, personlige computere, legetøj og videospil, mobiltelefoner, radiosystemer. Dette er forbrugerapplikationen af ​​Crystal Oscillator.

Dette handler om hvad der er en Krystaloscillator , det fungerer, og applikationer. Vi mener, at oplysningerne i denne artikel er nyttige for dig for en bedre forståelse af dette koncept. Desuden spørgsmål vedrørende denne artikel eller hjælp til implementering elektriske og elektroniske projekter , kan du henvende dig til os ved at kommentere i kommentarfeltet nedenfor. Her er et spørgsmål til dig, hvad er den vigtigste funktion af krystaloscillator?

Fotokreditter: