Buod ng crystal oscillator
Crystal oscillator ay tumutukoy sa ostiya na hiwa mula sa isang quartz crystal ayon sa isang tiyak na azimuth Anggulo, quartz crystal resonator, tinutukoy bilang quartz crystal o crystal oscillator;Ang kristal na elemento na may IC na idinagdag sa loob ng package ay tinatawag na crystal oscillator.Ang mga produkto nito ay karaniwang nakabalot sa mga kaso ng metal, ngunit gayundin sa mga kaso ng salamin, keramika o plastik.
Prinsipyo ng pagtatrabaho ng crystal oscillator
Ang quartz crystal oscillator ay isang resonant device na gawa sa piezoelectric effect ng quartz crystal.Ang pangunahing komposisyon nito ay humigit-kumulang sa mga sumusunod: Mula sa isang kristal na kuwarts ayon sa isang tiyak na hiwa ng azimuth, pinahiran ng pilak na layer sa dalawang katumbas na ibabaw nito bilang mga electrodes, hinangin ang isang lead wire sa bawat elektrod ay konektado sa pin, kasama ang shell ng pakete na binubuo isang quartz crystal resonator, tinutukoy bilang quartz crystal o crystal, crystal vibration.Ang mga produkto nito ay karaniwang nakabalot sa mga kaso ng metal, ngunit gayundin sa mga kaso ng salamin, keramika o plastik.
Kung ang isang electric field ay inilapat sa dalawang electrodes ng isang quartz crystal, ang chip ay deform nang mekanikal.Sa kabaligtaran, kung ang mekanikal na presyon ay inilapat sa magkabilang panig ng chip, ang isang electric field ay bubuo sa kaukulang direksyon ng chip.Ang pisikal na kababalaghan na ito ay tinatawag na piezoelectric effect.Kung ang mga alternating voltage ay inilapat sa dalawang pole ng chip, ang chip ay bubuo ng mga mekanikal na panginginig ng boses, na kung saan ay bubuo ng mga alternating electric field.
Sa pangkalahatan, ang amplitude ng mekanikal na vibration ng chip at ang amplitude ng alternating electric field ay napakaliit, ngunit kapag ang dalas ng inilapat na alternating boltahe ay isang tiyak na halaga, ang amplitude ay tumataas nang malaki, mas malaki kaysa sa iba pang mga frequency. , ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay tinatawag na piezoelectric resonance, na halos kapareho sa resonance ng LC circuit.Ang resonant frequency nito ay nauugnay sa cutting mode, geometry at laki ng chip.
Kapag ang kristal ay hindi nag-vibrate, maaari itong ituring bilang isang flat capacitor na tinatawag na electrostatic capacitance C, at ang laki nito ay nauugnay sa geometric na sukat ng chip at ang lugar ng elektrod, sa pangkalahatan ay tungkol sa ilang paraan ng balat hanggang sa dose-dosenang paraan ng balat. .Kapag nag-oscillate ang kristal, ang inertia ng mechanical vibration ay katumbas ng inductance L. Sa pangkalahatan, ang mga halaga ng L ay mula sa sampu hanggang daan-daang degree.Ang elasticity ng chip ay maaaring katumbas ng capacitance C, na napakaliit, kadalasan ay 0.0002 ~ 0.1 picograms lamang.Ang pagkawala na dulot ng friction sa panahon ng wafer vibration ay katumbas ng R, na may halaga na humigit-kumulang 100 ohms.Dahil ang katumbas na inductance ng chip ay napakalaki, at ang C ay napakaliit, ang R ay maliit din, kaya ang kalidad na kadahilanan ng Q ng circuit ay napakalaki, hanggang sa 1000 ~ 10000. Bilang karagdagan, ang resonant frequency ng chip mismo ay karaniwang nauugnay lamang sa cutting mode, geometry at laki ng chip, at maaaring gawin nang tumpak, kaya ang oscillator circuit na binubuo ng mga quartz resonator ay maaaring makakuha ng mataas na frequency stability.
Ang mga computer ay may timing circuit, at bagama't ang terminong "orasan" ay karaniwang ginagamit upang tumukoy sa mga device na ito, ang mga ito ay hindi talaga mga orasan sa karaniwang kahulugan.Sila ay maaaring mas mahusay na tinatawag na mga timer.Ang timer ng isang computer ay karaniwang isang tumpak na makinang quartz crystal na umuusad sa loob ng mga limitasyon ng pag-igting nito sa dalas na depende sa kung paano pinuputol ang mismong kristal at kung gaano kalaki ang tensyon na nararanasan nito.Mayroong dalawang rehistro na nauugnay sa bawat kristal na kuwarts, isang counter at isang rehistro ng hold.Ang bawat oscillation ng quartz crystal ay bumababa sa counter ng isa.Kapag bumaba ang counter sa 0, magkakaroon ng interrupt at nire-reload ng counter ang paunang halaga mula sa hold register.Ginagawang posible ng diskarteng ito na magprogram ng timer upang makabuo ng 60 interrupts bawat segundo (o sa anumang iba pang gustong frequency).Ang bawat pagkaantala ay tinatawag na clock tick.
Sa mga terminong elektrikal, ang kristal na oscillator ay maaaring katumbas ng isang dalawang-terminal na network ng isang kapasitor at isang risistor na kahanay at isang kapasitor sa serye.Sa electrical engineering, ang network na ito ay may dalawang resonance point, na nahahati sa mataas at mababang frequency.Ang mas mababang frequency ay series resonance, at ang mas mataas na frequency ay parallel resonance.Dahil sa mga katangian ng kristal mismo, ang distansya sa pagitan ng dalawang frequency ay medyo malapit.Sa napakakitid na frequency range na ito, ang crystal oscillator ay katumbas ng isang inductor, kaya hangga't ang dalawang dulo ng crystal oscillator ay konektado sa parallel na may naaangkop na mga capacitor, ito ay bubuo ng isang parallel resonance circuit.Ang parallel resonant circuit na ito ay maaaring idagdag sa isang negatibong feedback circuit upang bumuo ng isang sinusoidal oscillation circuit.Dahil ang frequency range ng crystal oscillator na katumbas ng inductance ay napakakitid, ang frequency ng oscillator na ito ay hindi gaanong magbabago kahit na ang mga parameter ng iba pang mga bahagi ay lubhang nag-iiba.
Crystal oscillator ay may isang mahalagang parameter, iyon ay ang load capacitance value, piliin ang parallel capacitance na katumbas ng load capacitance value, maaaring makuha ang nominal resonance frequency ng crystal oscillator.Pangkalahatang vibration crystal oscillation circuit ay nasa tapat ng mga dulo ng isang inverting amplifier na konektado sa mga kristal ay may dalawang kapasidad na tumatanggap ng mga dulo ng mga kristal, ayon sa pagkakabanggit sa bawat kapasidad sa kabilang panig ng pagtanggap, ang kapasidad ng dalawang capacitor sa halaga ng serye ay dapat na pantay. sa load capacitance, mangyaring bigyang-pansin ang pangkalahatang IC pins ay may katumbas na input capacitance, hindi ito maaaring balewalain.Sa pangkalahatan, ang load capacitance ng crystal oscillator ay 15 o 12.5 skin.Kung ang katumbas na input capacitance ng mga component pin ay isinasaalang-alang, ang oscillation circuit ng crystal oscillator na binubuo ng dalawang 22 skin capacitor ay isang mas mahusay na pagpipilian.
Oras ng post: Okt-20-2021