Kristaloscillatorcircuit en werken

Probeer Ons Instrument Voor Het Oplossen Van Problemen





Een kristaloscillator is een elektronisch oscillatorcircuit dat wordt gebruikt voor de mechanische resonantie van een vibrerend kristal van piëzo-elektrisch materiaal. Het zal een elektrisch signaal creëren met een bepaalde frequentie. Deze frequentie wordt vaak gebruikt om de tijd bij te houden. Polshorloges worden bijvoorbeeld gebruikt in digitale geïntegreerde schakelingen om een ​​stabiel kloksignaal te leveren en worden ook gebruikt om frequenties voor radiozenders en ontvangers te stabiliseren. Kwartskristal wordt voornamelijk gebruikt in radiofrequente (RF) oscillatoren. Kwartskristal is het meest voorkomende type piëzo-elektrische resonator , in oscillatorcircuits, gebruiken we ze, zodat het bekend werd als kristaloscillatoren. Kristaloscillatoren moeten worden ontworpen om een ​​belastingscapaciteit te bieden.

Er zijn verschillende soorten oscillatoren elektronische schakelingen die in gebruik zijn zijn dat namelijk: Lineaire oscillatoren - Hartley-oscillator, Phase-shift-oscillator, Armstrong-oscillator, Clapp-oscillator, Colpitts-oscillator ​Ontspanning-oscillatoren - Royer-oscillator, Ring-oscillator, Multivibrator en Spanningsgestuurde oscillator (VCO). Binnenkort gaan we kristaloscillatoren zoals de werking en toepassingen van een kristaloscillator in detail bespreken.




Wat is een kwartskristal?

Een kwartskristal vertoont een zeer belangrijke eigenschap die bekend staat als het piëzo-elektrische effect. Wanneer mechanische druk wordt uitgeoefend over de oppervlakken van het kristal, verschijnt een spanning die evenredig is met de mechanische druk over het kristal. Die spanning veroorzaakt vervorming in het kristal. De vervormde hoeveelheid zal evenredig zijn met de aangelegde spanning en ook met een wisselspanning die wordt toegepast op een kristal dat het met zijn natuurlijke frequentie laat trillen.

Kwarts Kristal Circuit

Kwarts Kristal Circuit



De onderstaande afbeelding geeft de elektronisch symbool van een piëzo-elektrische kristalresonator en ook kwartskristal in een elektronische oscillator die bestaat uit weerstand, inductor en condensatoren.

Kristaloscillator schakelschema

De bovenstaande afbeelding is een 20psc nieuwe 16 MHz kwartskristaloscillator en het is een soort kristaloscillatoren, die werkt met een frequentie van 16 MHz.

Kristaloscillator

Kristaloscillator

Over het algemeen, bipolaire transistors of FET's worden gebruikt bij de constructie van kristaloscillatorcircuits. Dit is zo omdat operationele versterker s kan worden gebruikt in verschillende laagfrequente oscillatorcircuits die lager zijn dan 100 KHz maar operationeel zijn versterkers hebben niet de bandbreedte om te werken. Het zal een probleem zijn bij de hogere frequenties die passen bij kristallen die hoger zijn dan 1 MHz.


Om dit probleem op te lossen is de kristaloscillator van Colpitt ontworpen. Het werkt op hogere frequenties. In deze oscillator is de LC tankcircuit dat zorgt voor de feedback oscillaties is vervangen door een kwartskristal.

Kristaloscillator schakelschema

Kristaloscillator schakelschema

Kristaloscillator werkt

Het kristaloscillatorcircuit werkt meestal volgens het principe van het omgekeerde piëzo-elektrische effect. Het aangelegde elektrische veld veroorzaakt een mechanische vervorming over sommige materialen. Het maakt dus gebruik van de mechanische resonantie van het trillende kristal, dat is gemaakt van een piëzo-elektrisch materiaal voor het genereren van een elektrisch signaal met een bepaalde frequentie.

Gewoonlijk zijn kwartskristaloscillatoren zeer stabiel, bestaan ​​uit een goede kwaliteitsfactor (Q), zijn ze klein van formaat en zijn ze economisch verwant. Vandaar dat kwartskristaloscillatorcircuits superieur zijn in vergelijking met andere resonatoren zoals LC-circuits, stemvorken. Over het algemeen in Microprocessors en microcontrollers we gebruiken een 8 MHz kristaloscillator.

Het equivalent electronisch circuit beschrijft ook de kristalwerking van het kristal. Kijk maar naar het equivalente elektrische schakelschema dat hierboven wordt weergegeven. De basiscomponenten die in het circuit worden gebruikt, inductie L staat voor kristalmassa, capaciteit C2 staat voor compliantie, en C1 wordt gebruikt om te vertegenwoordigen de capaciteit dat wordt gevormd door het mechanische vormen van kristal, weerstand R staat voor de wrijving van de interne structuur van het kristal. Het schakelschema van de kwartskristaloscillator bestaat uit twee resonanties, zoals serie- en parallelle resonantie, d.w.z. twee resonantiefrequenties.

Kristaloscillator werkt

Kristaloscillator werkt

De serieresonantie treedt op wanneer de reactantie geproduceerd door capaciteit C1 gelijk is aan en tegengesteld aan de reactantie geproduceerd door inductie L. De fr en fp vertegenwoordigen respectievelijk seriële en parallelle resonantiefrequenties, en de waarden van 'fr' en 'fp' kunnen worden bepaald met behulp van de volgende vergelijkingen in de onderstaande afbeelding.

Het bovenstaande diagram beschrijft een equivalent circuit, plotgrafiek voor resonantiefrequentie, formules voor resonantiefrequenties.

Maakt gebruik van Crystal Oscillator

In het algemeen weten we dat bij het ontwerp van microprocessors en microcontrollers kristaloscillatoren worden gebruikt om de kloksignalen te leveren. Laten we bijvoorbeeld eens kijken 8051 microcontrollers , in deze specifieke controller zal een extern kristaloscillatorcircuit werken met 12 MHz, wat essentieel is, hoewel deze 8051-microcontroller (gebaseerd op het model) in staat is om op 40 MHz (max) te werken, moet hij in de meeste gevallen 12 MHz leveren, omdat voor een machinecyclus 8051 vereist 12 klokcycli, zodat een effectieve cyclussnelheid van 1 MHz (met een klok van 12 MHz) tot 3,33 MHz (met een maximale klok van 40 MHz) wordt verkregen. Deze specifieke kristaloscillator met een cyclussnelheid van 1 MHz tot 3,33 MHz wordt gebruikt om klokpulsen te genereren die nodig zijn voor de synchronisatie van alle interne bewerkingen.

Toepassing van kristaloscillator

Er zijn verschillende toepassingen voor kristaloscillator op verschillende gebieden en enkele van de kristaloscillatortoepassingen worden hieronder gegeven

Colpitts Crystal Oscillator-applicatie

Colpitts-oscillator wordt gebruikt om een ​​sinusvormig uitgangssignaal op zeer hoge frequenties te genereren. Deze oscillator kan worden gebruikt als de verschillende soorten sensoren zoals temperatuursensoren Vanwege het SAW-apparaat dat we in het Colpitts-circuit gebruiken, detecteert het rechtstreeks vanaf het oppervlak.

Colpitts Kristaloscillator

Colpitts Kristaloscillator

De toepassingen van de Colpitts-oscillatoren hebben voornamelijk betrekking op waar het brede frequentiebereik wordt gebruikt. Ook gebruikt in ongedempte en continue oscillatietoestand. Door enkele apparaten in het Colpitts-circuit te gebruiken, kunnen we een grotere temperatuurstabiliteit en hoge frequentie bereiken.

Colpitts gebruikt voor de ontwikkeling van mobiele communicatie en radiocommunicatie.

Toepassingen van Armstrong Crystal Oscillator

Dit circuit was populair tot in de jaren veertig. Deze worden veel gebruikt in de regeneratieve radio-ontvangers. In die ingang wordt het radiofrequentiesignaal van de antenne magnetisch gekoppeld aan het tankcircuit via een extra wikkeling, en wordt feedback verminderd om controle te krijgen in de feedbacklus. Ten slotte produceert het een smalband radiofrequentiefilter en versterker. In deze kristaloscillator is de LC-resonantiekring vervangen door feedbackloops.

Armstrong Crystal Oscillator

Armstrong Crystal Oscillator

In leger en ruimtevaart

Voor het efficiënte communicatiesysteem worden kristaloscillatoren gebruikt in het leger en de ruimtevaart. De communicatie systeem is om elektronische oorlogsvoering in de geleidingssystemen tot stand te brengen en voor navigatiedoeleinden

In onderzoek en meting

De kristaloscillatoren worden gebruikt bij onderzoek en metingen voor de hemelnavigatie en het volgen van de ruimte, in medische apparaten en in meetinstrumenten.

Industriële toepassingen van kristaloscillator

Er zijn veel industriële toepassingen van de kristaloscillator. Ze worden veel gebruikt in computers, instrumentatie, digitale systemen, in fasevergrendelde lussystemen, modems, marine, telecommunicatie, in sensoren en ook in schijfstations.

Kristaloscillator wordt ook gebruikt in motorbesturing, klok- en boordcomputer, stereo en in GPS-systemen. Dit is een Automotive-applicatie.

Kristaloscillatoren worden in veel consumptiegoederen gebruikt. Bijvoorbeeld kabeltelevisiesystemen, videocamera's, personal computers, speelgoed en videogames, mobiele telefoons, radiosystemen. Dit is de consumententoepassing van kristaloscillator.

Dit gaat allemaal over wat een Kristaloscillator , het werkt, en applicaties. Wij zijn van mening dat de informatie in dit artikel nuttig voor u is om dit concept beter te begrijpen. Verder alle vragen over dit artikel of hulp bij de implementatie elektrische en elektronische projecten , kunt u ons benaderen door te reageren in het commentaargedeelte hieronder. Hier is een vraag voor u: wat is de belangrijkste functie van een kristaloscillator?

Fotocredits: