Ang Prinsipyo sa Pagtrabaho sa Cystal Oscillator

Sumaryo sa kristal nga oscillator

Ang kristal nga oscillator nagtumong sa wafer nga giputol gikan sa usa ka quartz nga kristal sumala sa usa ka azimuth Angle, quartz crystal resonator, nga gitawag nga quartz crystal o crystal oscillator;Ang kristal nga elemento nga adunay IC nga gidugang sa sulod sa pakete gitawag nga kristal nga oscillator.Ang mga produkto niini kasagarang giputos sa mga kaso nga metal, apan usab sa mga kaso sa bildo, seramiko o plastik.

Prinsipyo sa pagtrabaho sa kristal nga oscillator

Ang quartz crystal oscillator usa ka resonant device nga gihimo sa piezoelectric nga epekto sa quartz crystal.Ang sukaranan nga komposisyon niini halos ingon sa mosunod: Gikan sa usa ka quartz nga kristal sumala sa usa ka piho nga azimuth slice, adunay sapaw sa pilak nga layer sa iyang duha ka katugbang nga mga ibabaw ingon nga mga electrodes, welded usa ka lead wire sa matag electrode konektado sa pin, inubanan sa package shell naglangkob. usa ka quartz crystal resonator, nga gitawag nga quartz crystal o crystal, crystal vibration.Ang mga produkto niini kasagarang giputos sa mga kaso nga metal, apan usab sa mga kaso sa bildo, seramiko o plastik.

Kung ang usa ka electric field gigamit sa duha ka electrodes sa usa ka kristal nga quartz, ang chip deform nga mekanikal.Sa laing bahin, kung ang mekanikal nga presyur gigamit sa duha ka kilid sa chip, usa ka electric field ang mabuhat sa katugbang nga direksyon sa chip.Kini nga pisikal nga panghitabo gitawag nga piezoelectric nga epekto.Kung ang mga alternating nga boltahe magamit sa duha ka poste sa chip, ang chip makamugna og mekanikal nga mga vibrations, nga sa baylo makamugna og alternating electric field.

Sa kinatibuk-an, ang amplitude sa mekanikal nga vibration sa chip ug ang amplitude sa alternating electric field gamay ra kaayo, apan kung ang frequency sa gigamit nga alternating boltahe usa ka piho nga kantidad, ang amplitude nagdugang kamahinungdanon, labi ka dako kaysa sa ubang mga frequency. , kini nga panghitabo gitawag nga piezoelectric resonance, nga susama kaayo sa resonance sa LC circuit.Ang resonant frequency niini adunay kalabotan sa cutting mode, geometry ug gidak-on sa chip.

Kung ang kristal dili mag-vibrate, kini mahimong giisip nga usa ka patag nga kapasitor nga gitawag nga electrostatic capacitance C, ug ang gidak-on niini adunay kalabutan sa geometric nga gidak-on sa chip ug ang lugar sa electrode, kasagaran bahin sa pipila nga pamaagi sa panit hangtod sa daghang pamaagi sa panit. .Sa diha nga ang kristal oscillates, ang inertia sa mekanikal nga vibration katumbas sa inductance L. Sa kinatibuk-an, L values ​​gikan sa napulo ngadto sa gatusan ka mga degrees.Ang elasticity sa chip mahimong katumbas sa capacitance C, nga gamay kaayo, kasagaran lamang 0.0002 ~ 0.1 picograms.Ang pagkawala tungod sa friction sa panahon sa wafer vibration katumbas sa R, nga adunay kantidad nga mga 100 ohms.Tungod kay ang katumbas nga inductance sa chip dako kaayo, ug ang C gamay kaayo, ang R gamay usab, mao nga ang kalidad nga factor Q sa circuit dako kaayo, hangtod sa 1000 ~ 10000. Dugang pa, ang resonant frequency sa chip mismo batakan nga nalangkit lamang sa cutting mode, geometry ug gidak-on sa chip, ug mahimo nga tukma, mao nga ang oscillator circuit nga gilangkuban sa quartz resonators makakuha og taas nga frequency kalig-on.

Ang mga kompyuter adunay sirkito sa timing, ug bisan pa ang termino nga "orasan" kasagarang gigamit sa pagtumong niini nga mga himan, kini dili tinuod nga mga orasan sa naandan nga diwa.Mahimong mas maayo nga tawagan sila nga mga timer.Ang timer sa usa ka computer kasagaran usa ka tukma nga makina nga quartz nga kristal nga nag-oscillate sulod sa mga limitasyon sa tension niini sa frequency nga nagdepende kung giunsa pagputol ang kristal mismo ug kung unsa ka dako ang tensyon nga gipailalom niini.Adunay duha ka mga rehistro nga may kalabutan sa matag kristal nga quartz, usa ka counter ug usa ka rehistro sa pagkupot.Ang matag oscillation sa quartz nga kristal nagpamenos sa counter sa usa.Sa diha nga ang counter mokunhod ngadto sa 0, usa ka interrupt ang namugna ug ang counter i-reload ang inisyal nga bili gikan sa hold register.Kini nga pamaagi nagpaposible sa pagprograma sa usa ka timer aron makamugna og 60 ka interrupts kada segundo (o sa bisan unsa nga gusto nga frequency).Ang matag interruption gitawag nga clock tick.

Sa mga termino sa elektrikal, ang kristal nga oscillator mahimong katumbas sa usa ka duha ka terminal nga network sa usa ka kapasitor ug usa ka resistor nga managsama ug usa ka kapasitor sa serye.Sa electrical engineering, kini nga network adunay duha ka resonance point, nga gibahin sa taas ug ubos nga frequency.Ang ubos nga frequency mao ang serye nga resonance, ug ang mas taas nga frequency kay parallel resonance.Tungod sa mga kinaiya sa kristal mismo, ang gilay-on tali sa duha nga mga frequency medyo duol.Niini nga pig-ot kaayo nga frequency range, ang kristal nga oscillator katumbas sa usa ka inductor, mao nga basta ang duha ka tumoy sa kristal nga oscillator konektado sa parallel sa angay nga mga capacitor, kini mahimong usa ka parallel resonance circuit.Kini nga parallel resonant circuit mahimong idugang sa negatibo nga feedback circuit aron maporma ang sinusoidal oscillation circuit.Tungod kay ang frequency range sa crystal oscillator nga katumbas sa inductance hiktin kaayo, ang frequency niini nga oscillator dili kaayo mausab bisan kung ang mga parameter sa ubang mga sangkap magkalahi kaayo.

Ang kristal nga oscillator adunay usa ka importante nga parameter, nga mao ang load capacitance value, pilia ang parallel capacitance nga katumbas sa load capacitance value, makuha ang nominal resonance frequency sa crystal oscillator.Kinatibuk-ang vibration crystal oscillation circuit anaa sa atbang nga mga tumoy sa usa ka inverting amplifier konektado sa mga kristal adunay duha ka capacitance makadawat sa mga tumoy sa mga kristal, sa tinagsa matag capacitance sa pikas nga bahin sa pagdawat, ang kapasidad sa duha ka capacitors sa serye nga kantidad kinahanglan nga managsama. sa load capacitance, palihug pagtagad sa kinatibuk-ang IC pins adunay katumbas nga input capacitance, kini dili mabalewala.Kasagaran, ang load capacitance sa crystal oscillator mao ang 15 o 12.5 nga panit.Kung ang katumbas nga input capacitance sa component pins gikonsiderar, ang oscillation circuit sa crystal oscillator nga gilangkuban sa duha ka 22 skin capacitors usa ka mas maayo nga pagpili.