Цисталл осцилляторын ажиллах зарчим

Кристал осцилляторын хураангуй

Кристал осциллятор нь тодорхой азимутын өнцгийн дагуу кварцын талстаас зүсэгдсэн вафли, кварцын болор резонаторыг кварцын болор эсвэл болор осциллятор гэж нэрлэдэг;Багц дотор IC нэмсэн болор элементийг болор осциллятор гэж нэрлэдэг.Түүний бүтээгдэхүүнийг ихэвчлэн металл хайрцагт савлаж, харин шилэн хайрцаг, керамик эсвэл хуванцараар хийдэг.

Кристал осцилляторын ажиллах зарчим

Кварцын болор осциллятор нь кварцын болорын пьезоэлектрик эффектээр хийсэн резонансын төхөөрөмж юм.Үүний үндсэн найрлага нь ойролцоогоор дараах байдалтай байна: Кварцын талстаас тодорхой азимутын зүсмэлийн дагуу электрод болгон харгалзах хоёр гадаргуу дээр нь мөнгөн давхарга бүрсэн, электрод тус бүр дээр гагнасан хар тугалгатай утсыг тээглүүртэй холбож, багцын бүрхүүлтэй холбосон байна. кварцын болор резонаторыг кварцын болор эсвэл болор, болор чичиргээ гэж нэрлэдэг.Түүний бүтээгдэхүүнийг ихэвчлэн металл хайрцагт савлаж, харин шилэн хайрцаг, керамик эсвэл хуванцараар хийдэг.

Хэрэв кварцын болор хоёр электрод дээр цахилгаан орон нөлөөлвөл чип нь механикаар деформацид ордог.Харин эсрэгээр чипийн хоёр талд механик даралт хийвэл чипийн харгалзах чиглэлд цахилгаан орон үүснэ.Энэ физик үзэгдлийг пьезоэлектрик эффект гэж нэрлэдэг.Хэрэв чипийн хоёр туйл дээр ээлжлэн хүчдэл өгвөл чип нь механик чичиргээ үүсгэх бөгөөд энэ нь эргээд ээлжлэн цахилгаан орон үүсгэх болно.

Ерөнхийдөө чипийн механик чичиргээний далайц ба хувьсах цахилгаан талбайн далайц нь маш бага боловч хэрэглэсэн хувьсах хүчдэлийн давтамж нь тодорхой утгатай байх үед далайц нь бусад давтамжаас хамаагүй их хэмжээгээр нэмэгддэг. , энэ үзэгдлийг пьезоэлектрик резонанс гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь LC хэлхээний резонанстай маш төстэй юм.Түүний резонансын давтамж нь чипний зүсэх горим, геометр, хэмжээ зэргээс хамаарна.

Кристал нь чичиргээгүй үед үүнийг C электростатик багтаамж гэж нэрлэдэг хавтгай конденсатор гэж үзэж болох бөгөөд түүний хэмжээ нь чипийн геометрийн хэмжээ болон электродын талбайтай холбоотой байдаг ба ерөнхийдөө арьсны хэд хэдэн аргаас хэдэн арван арьсны арга юм. .Кристал хэлбэлзэх үед механик чичиргээний инерци нь L индукцтэй тэнцүү байна. Ерөнхийдөө L-ийн утга нь хэдэн арваас хэдэн зуун градусын хооронд хэлбэлздэг.Чипийн уян хатан чанар нь C багтаамжтай тэнцэх боломжтой бөгөөд энэ нь маш бага, ихэвчлэн ердөө 0.0002 ~ 0.1 пикограмм юм.Өргөст бүрхүүлийн чичиргээний үед үрэлтийн улмаас үүссэн алдагдал нь R-тэй тэнцүү бөгөөд энэ нь 100 Ом-ын утгатай байна.Чипийн эквивалент индукц нь маш том, C нь маш бага, R нь бас бага байдаг тул хэлхээний чанарын хүчин зүйл Q нь маш том, 1000 ~ 10000. Үүнээс гадна чип өөрөө резонансын давтамжтай байдаг. Энэ нь үндсэндээ зөвхөн чипний зүсэх горим, геометр, хэмжээтэй холбоотой бөгөөд үүнийг нарийн хийх боломжтой тул кварцын резонаторуудаас бүрдсэн осцилляторын хэлхээ нь өндөр давтамжийн тогтвортой байдлыг олж авах боломжтой.

Компьютер нь цаг хугацааны хэлхээтэй байдаг бөгөөд эдгээр төхөөрөмжүүдэд "цаг" гэсэн нэр томъёог ихэвчлэн ашигладаг боловч тэдгээр нь ердийн утгаараа цаг биш юм.Тэднийг таймер гэж нэрлэсэн нь дээр байх.Компьютерийн таймер нь ихэвчлэн нарийн боловсруулсан кварцын болор бөгөөд энэ нь болор өөрөө хэрхэн огтолж, хэр их хүчдэлд өртөж байгаагаас шалтгаална давтамжтайгаар хүчдэлийн хязгаарт хэлбэлздэг.Кварцын талст тус бүртэй холбоотой хоёр регистр байдаг, тоолуур болон барих регистр.Кварцын болорын хэлбэлзэл бүр нь тоолуурыг нэгээр бууруулдаг.Тоолуур 0 болж буурах үед тасалдал үүсэх ба тоолуур нь зогсолтын бүртгэлээс анхны утгыг дахин ачаална.Энэ арга нь секундэд 60 тасалдлыг (эсвэл хүссэн өөр давтамжтайгаар) үүсгэх таймерыг програмчлах боломжийг олгодог.Тасалдал бүрийг цагийн тэмдэг гэж нэрлэдэг.

Цахилгааны хувьд болор осциллятор нь зэрэгцээ конденсатор ба резисторын хоёр терминал, цуваа конденсатортой тэнцүү байж болно.Цахилгааны инженерийн хувьд энэ сүлжээ нь хоёр резонансын цэгтэй бөгөөд тэдгээр нь өндөр ба нам давтамжид хуваагддаг.Доод давтамж нь цуврал резонанс, өндөр давтамж нь зэрэгцээ резонанс юм.Кристалын шинж чанараас шалтгаалан хоёр давтамжийн хоорондох зай нэлээд ойрхон байна.Энэхүү маш нарийн давтамжийн мужид болор осциллятор нь индуктортой тэнцүү байдаг тул болор осцилляторын хоёр үзүүрийг тохирох конденсаторуудтай зэрэгцээ холбосон тохиолдолд энэ нь зэрэгцээ резонансын хэлхээг үүсгэнэ.Энэхүү зэрэгцээ резонансын хэлхээг сөрөг эргэх хэлхээнд нэмж синусоид хэлбэлзлийн хэлхээ үүсгэж болно.Индукцтэй тэнцэх кристалл осцилляторын давтамжийн хүрээ маш нарийн байдаг тул бусад бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн параметрүүд ихээхэн ялгаатай байсан ч энэ осцилляторын давтамж тийм ч их өөрчлөгдөхгүй.

Кристал осциллятор нь чухал параметртэй, өөрөөр хэлбэл ачааллын багтаамжийн утга, ачааллын багтаамжтай тэнцүү зэрэгцээ багтаамжийг сонгох, болор осцилляторын нэрлэсэн резонансын давтамжийг авах боломжтой.Ерөнхий чичиргээ талст хэлбэлзлийн хэлхээ нь талстуудтай холбогдсон урвуу өсгөгчийн эсрэг талын төгсгөлд талстуудын төгсгөлийг хүлээн авах хоёр багтаамжтай, хүлээн авагчийн нөгөө талд тус тус бүр нь багтаамжтай, хоёр конденсаторын хүчин чадал нь цуврал утгаараа тэнцүү байх ёстой. Ачааллын багтаамжийн хувьд ерөнхий IC зүү нь оролтын багтаамжтай тэнцүү байх ёстойг анхаарна уу, үүнийг үл тоомсорлож болохгүй.Ерөнхийдөө болор осцилляторын ачааллын багтаамж нь 15 эсвэл 12.5 арьс юм.Бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн оролтын эквивалент багтаамжийг авч үзвэл 22 арьсны конденсатораас бүрдэх болор осцилляторын хэлбэлзлийн хэлхээг сонгох нь илүү дээр юм.