Ένας κρυσταλλικός ταλαντωτής είναι ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα ταλαντωτών που χρησιμοποιείται για τη μηχανική αντήχηση ενός δονούμενου κρυστάλλου πιεζοηλεκτρικού υλικού. Θα δημιουργήσει ένα ηλεκτρικό σήμα με μια δεδομένη συχνότητα. Αυτή η συχνότητα χρησιμοποιείται συνήθως για την παρακολούθηση του χρόνου, για παράδειγμα τα ρολόγια χειρός χρησιμοποιούνται σε ψηφιακά ολοκληρωμένα κυκλώματα για την παροχή σταθερού σήματος ρολογιού και επίσης χρησιμοποιούνται για τη σταθεροποίηση συχνοτήτων για ραδιοπομπούς και δέκτες. Ο κρύσταλλος χαλαζία χρησιμοποιείται κυρίως σε ταλαντωτές ραδιοσυχνοτήτων (RF). Ο κρύσταλλος χαλαζία είναι ο πιο κοινός τύπος πιεζοηλεκτρικός συντονιστής , στα κυκλώματα ταλαντωτών, τα χρησιμοποιούμε έτσι έγινε γνωστό ως ταλαντωτές κρυστάλλου. Οι κρυσταλλικοί ταλαντωτές πρέπει να είναι σχεδιασμένοι ώστε να παρέχουν χωρητικότητα φορτίου.

Υπάρχουν διαφορετικοί τύποι ταλαντωτών ηλεκτρονικά κυκλώματα που χρησιμοποιούνται είναι συγκεκριμένα: Γραμμικοί ταλαντωτές - Hartley ταλαντωτής, Phase-shift ταλαντωτής, Armstrong ταλαντωτής, Clapp ταλαντωτής, Ταλαντωτής Colpitts . Ταλαντωτές χαλάρωσης - ταλαντωτής Royer, ταλαντωτής δαχτυλιδιών, Multivibrator και Ταλαντωτής ελεγχόμενης τάσης (VCO). Σύντομα πρόκειται να συζητήσουμε λεπτομερώς τους κρυσταλλικούς ταλαντωτές, όπως την εργασία και τις εφαρμογές ενός κρυσταλλικού ταλαντωτή.

Τι είναι ένα κρύσταλλο χαλαζία;

Ένας κρύσταλλος χαλαζία εμφανίζει μια πολύ σημαντική ιδιότητα γνωστή ως το πιεζοηλεκτρικό αποτέλεσμα. Όταν εφαρμόζεται μηχανική πίεση στις όψεις του κρυστάλλου, μια τάση ανάλογη με τη μηχανική πίεση εμφανίζεται κατά μήκος του κρυστάλλου. Αυτή η τάση προκαλεί παραμόρφωση στον κρύσταλλο. Η παραμορφωμένη ποσότητα θα είναι ανάλογη με την εφαρμοζόμενη τάση και επίσης μια εναλλακτική τάση που εφαρμόζεται σε έναν κρύσταλλο που προκαλεί να δονείται στη φυσική της συχνότητα.

Κύκλωμα κρυστάλλου χαλαζία

Το παρακάτω σχήμα αντιπροσωπεύει το ηλεκτρονικό σύμβολο ενός αντηχείου πιεζοηλεκτρικού κρυστάλλου και επίσης κρυστάλλου χαλαζία σε ηλεκτρονικό ταλαντωτή που αποτελείται από αντίσταση, επαγωγέα και πυκνωτές.

Διάγραμμα κυκλώματος ταλαντωτή κρυστάλλου

Η παραπάνω εικόνα είναι ένας 20psc New 16MHz Quartz Crystal Oscillator και είναι ένα είδος κρυσταλλικών ταλαντωτών, που λειτουργεί με συχνότητα 16MHz.

Κρυστάλλινος ταλαντωτής

Γενικά, διπολικά τρανζίστορ ή FET χρησιμοποιούνται για την κατασκευή κυκλωμάτων ταλαντωτών κρυστάλλου. Αυτό είναι επειδή τελεστικος ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ s μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε διαφορετικά κυκλώματα ταλαντωτών χαμηλής συχνότητας τα οποία είναι κάτω από 100KHz αλλά λειτουργούν ενισχυτές δεν έχετε το εύρος ζώνης για λειτουργία. Θα είναι πρόβλημα στις υψηλότερες συχνότητες που ταιριάζουν με τους κρυστάλλους που είναι πάνω από 1MHz.

Για να ξεπεραστεί αυτό το πρόβλημα έχει σχεδιαστεί ο κρυσταλλικός ταλαντωτής Colpitts. Θα λειτουργεί σε υψηλότερες συχνότητες. Σε αυτόν τον ταλαντωτή, το Κύκλωμα δεξαμενής LC που παρέχει τις ταλαντώσεις ανάδρασης έχει αντικατασταθεί από κρύσταλλο χαλαζία.

Διάγραμμα κυκλώματος ταλαντωτή κρυστάλλου

Κρυστάλλινος ταλαντωτής που λειτουργεί

Το κρυσταλλικό κύκλωμα ταλαντωτή λειτουργεί συνήθως σύμφωνα με την αρχή του αντίστροφου πιεζοηλεκτρικού φαινομένου. Το εφαρμοζόμενο ηλεκτρικό πεδίο θα προκαλέσει μηχανική παραμόρφωση σε ορισμένα υλικά. Έτσι, χρησιμοποιεί το μηχανικό συντονισμό του δονούμενου κρυστάλλου, το οποίο κατασκευάζεται με πιεζοηλεκτρικό υλικό για τη δημιουργία ηλεκτρικού σήματος συγκεκριμένης συχνότητας.

Συνήθως, οι ταλαντωτές κρυστάλλου χαλαζία είναι εξαιρετικά σταθεροί, αποτελούνται από συντελεστή καλής ποιότητας (Q), έχουν μικρό μέγεθος και σχετίζονται οικονομικά. Ως εκ τούτου, τα κυκλώματα ταλαντωτών κρυστάλλου χαλαζία είναι ανώτερα σε σύγκριση με άλλους συντονιστές όπως κυκλώματα LC, πιρούνια συντονισμού. Γενικά σε Μικροεπεξεργαστές και μικροελεγκτές χρησιμοποιούμε κρυσταλλικό ταλαντωτή 8MHz.

“σχηματικό διάγραμμα κυκλώματος ηλιακού συλλέκτη ”

Το ισοδύναμο ηλεκτρικό κύκλωμα περιγράφει επίσης την κρυσταλλική δράση του κρυστάλλου. Απλώς κοιτάξτε το αντίστοιχο διάγραμμα ηλεκτρικού κυκλώματος που φαίνεται στα παραπάνω. Τα βασικά εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται στο κύκλωμα, επαγωγή Το L αντιπροσωπεύει κρυσταλλική μάζα, η χωρητικότητα C2 αντιπροσωπεύει τη συμμόρφωση και το C1 χρησιμοποιείται για την αναπαράσταση η χωρητικότητα που σχηματίζεται λόγω της μηχανικής χύτευσης των κρυστάλλων, αντίσταση Το R αντιπροσωπεύει την τριβή της εσωτερικής δομής του κρυστάλλου, Το διάγραμμα κυκλώματος ταλαντωτή κρυστάλλου χαλαζία αποτελείται από δύο συντονισμούς όπως η σειρά και ο παράλληλος συντονισμός, δηλαδή δύο συχνότητες συντονισμού.

Κρυστάλλινος ταλαντωτής που λειτουργεί

Ο συντονισμός σειράς συμβαίνει όταν η αντίδραση που παράγεται με χωρητικότητα C1 είναι ίση και αντίθετη με την αντίδραση που παράγεται από την επαγωγή L. Το fr και fp αντιπροσωπεύει σειρές και παράλληλες συχνότητες συντονισμού αντίστοιχα, και οι τιμές των «fr» και «fp» μπορούν να προσδιοριστούν χρησιμοποιώντας τις ακόλουθες εξισώσεις που φαίνονται στο παρακάτω σχήμα.

Το παραπάνω διάγραμμα περιγράφει ένα ισοδύναμο κύκλωμα, γράφημα γραφικών παραστάσεων για συχνότητα συντονισμού, τύπους συχνοτήτων συντονισμού.

Χρήσεις Crystal Oscillator

Σε γενικές γραμμές, γνωρίζουμε ότι, στο σχεδιασμό μικροεπεξεργαστών και μικροελεγκτών, οι κρυσταλλικοί ταλαντωτές χρησιμοποιούνται για την παροχή σημάτων ρολογιού. Για παράδειγμα, ας εξετάσουμε 8051 μικροελεγκτές , σε αυτόν τον συγκεκριμένο ελεγκτή ένα κύκλωμα εξωτερικού ταλαντωτή κρυστάλλου θα λειτουργεί με 12MHz που είναι απαραίτητο, παρόλο που αυτός ο μικροελεγκτής 8051 (με βάση το μοντέλο) μπορεί να λειτουργήσει στα 40 MHz (μέγιστο) πρέπει να παρέχει 12MHz στις περισσότερες περιπτώσεις, επειδή για Ο κύκλος του μηχανήματος 8051 απαιτεί 12 κύκλους ρολογιού, έτσι ώστε να δώσει αποτελεσματικό ρυθμό κύκλου στα 1MHz (λήψη ρολογιού 12MHz) έως 3,33MHz (λαμβάνοντας το μέγιστο ρολόι 40MHz) Αυτός ο συγκεκριμένος κρυσταλλικός ταλαντωτής που έχει ρυθμό κύκλου στα 1MHz έως 3,33MHz χρησιμοποιείται για τη δημιουργία παλμών ρολογιού που απαιτούνται για το συγχρονισμό όλων των εσωτερικών λειτουργιών.

Εφαρμογή Crystal Oscillator

Υπάρχουν διάφορες εφαρμογές για ταλαντωτή κρυστάλλου σε διάφορα πεδία και μερικές από τις εφαρμογές κρυσταλλικών ταλαντωτών δίνονται παρακάτω

Εφαρμογή Colpitts Crystal Oscillator

Ταλαντωτής Colpitts χρησιμοποιείται για τη δημιουργία ημιτονοειδούς σήματος εξόδου σε πολύ υψηλές συχνότητες. Αυτός ο ταλαντωτής μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως διαφορετικοί τύποι αισθητήρων όπως αισθητήρες θερμοκρασίας Λόγω της συσκευής SAW που χρησιμοποιούμε στο κύκλωμα Colpitts, αισθάνεται απευθείας από την επιφάνειά της.

Ταλαντωτής Colpitts Crystal

Οι εφαρμογές των ταλαντωτών Colpitts περιλαμβάνουν κυρίως όπου χρησιμοποιείται το ευρύ φάσμα συχνοτήτων. Χρησιμοποιείται επίσης σε κατάσταση απόσβεσης και συνεχούς ταλάντωσης. Χρησιμοποιώντας ορισμένες συσκευές στο κύκλωμα Colpitts, μπορούμε να επιτύχουμε μεγαλύτερη σταθερότητα θερμοκρασίας και υψηλή συχνότητα.

Colpitts που χρησιμοποιούνται για την ανάπτυξη κινητών επικοινωνιών και ραδιοεπικοινωνιών.

Εφαρμογές του Armstrong Crystal Oscillator

Αυτό το κύκλωμα ήταν δημοφιλές μέχρι τη δεκαετία του 1940. Αυτά χρησιμοποιούνται ευρέως στους αναγεννητικούς ραδιοφωνικούς δέκτες. Σε αυτήν την είσοδο, το σήμα ραδιοσυχνοτήτων από την κεραία συνδέεται μαγνητικά στο κύκλωμα δεξαμενής μέσω μιας πρόσθετης περιέλιξης και η ανάδραση μειώνεται για να αποκτήσει έλεγχο στον βρόχο ανάδρασης. Τέλος, παράγει ένα φίλτρο και ενισχυτή ραδιοσυχνοτήτων στενής ζώνης. Σε αυτόν τον ταλαντωτή Crystal, το κύκλωμα συντονισμού LC αντικαθίσταται με βρόχους ανάδρασης.

Armstrong Crystal ταλαντωτής

“αριθμομηχανή κώδικα χρώματος πυκνωτή μίκα ”

Στρατιωτική και αεροδιαστημική

Για το αποτελεσματικό σύστημα επικοινωνίας, τα Crystal Oscillators χρησιμοποιούνται σε στρατιωτικές και αεροδιαστημικές. ο σύστημα επικοινωνίας είναι να καθιερώσει και για σκοπούς πλοήγησης και ηλεκτρονικό πόλεμο στα συστήματα καθοδήγησης

Στην έρευνα και τη μέτρηση

Οι κρυσταλλικοί ταλαντωτές χρησιμοποιούνται στην έρευνα και τη μέτρηση για την ουράνια πλοήγηση και τον σκοπό παρακολούθησης του διαστήματος, σε ιατρικές συσκευές και στα όργανα μέτρησης.

Βιομηχανικές εφαρμογές κρυστάλλου ταλαντωτή

Υπάρχουν πολλές βιομηχανικές εφαρμογές του ταλαντωτή κρυστάλλου. Χρησιμοποιούνται ευρέως σε υπολογιστές, όργανα, ψηφιακά συστήματα, σε συστήματα βρόχου κλειδώματος φάσης, μόντεμ, θαλάσσια, τηλεπικοινωνίες, σε αισθητήρες και επίσης σε δίσκους.

Το Crystal Oscillator χρησιμοποιείται επίσης στον έλεγχο του κινητήρα, στο ρολόι και στο ταξίδι υπολογιστή, στερεοφωνικά και σε συστήματα GPS. Αυτή είναι μια εφαρμογή για αυτοκίνητα.

Οι κρυσταλλικοί ταλαντωτές χρησιμοποιούνται σε πολλά καταναλωτικά αγαθά. Για παράδειγμα, συστήματα καλωδιακής τηλεόρασης, βιντεοκάμερες, προσωπικοί υπολογιστές, παιχνίδια και βιντεοπαιχνίδια, κινητά τηλέφωνα, ραδιοσυστήματα. Αυτή είναι η Εφαρμογή Καταναλωτή του Crystal Oscillator.

Αυτό είναι όλο για το τι είναι ένα Κρυστάλλινος ταλαντωτής , λειτουργεί και Εφαρμογές. Πιστεύουμε ότι οι πληροφορίες που δίνονται σε αυτό το άρθρο είναι χρήσιμες για εσάς για την καλύτερη κατανόηση αυτής της έννοιας. Επιπλέον, τυχόν ερωτήσεις σχετικά με αυτό το άρθρο ή οποιαδήποτε βοήθεια στην εφαρμογή ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά έργα , μπορείτε να επικοινωνήσετε μαζί μας σχολιάζοντας την παρακάτω ενότητα σχολίων. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, Ποια είναι η κύρια λειτουργία του κρυσταλλικού ταλαντωτή;

Φωτογραφικές μονάδες: