Kristal Oszillatör: Şəbəkə, Dərəcə və İşləmə Prinsipi
Kristal oskilatorlar tərs piezoelektrik effektin əsasında işləyirlər. Bu effektə görə, kristalın səthlərinə tətbiq olunan dəyişən qətləməsi onu öz məlum tənəffüz dairəsinə salır. Bu tənəffüz sonradan oskilasiyaya çevrilir.
Bu oskilatorlar adətən Kvarts kristalından hazırlanır, həmçinin Rochelle suyu və Tourmalin kimi digər maddələrdə də piezoelektrik effekt gözələnir, lakin kvarts, qiyməti ucuz, müstəqil şəkildə mövcuddur və mekaniki qüvvədən baxdıqda başqa maddələrə nisbətən daha güclüdür.
Kristal oskilatorlarda, kristal uyğun şəkildə kəsilir və iki metall plakalar arasında yerləşdirilir (Şəkil 1a). Onun elektrik ekvivalenti Şəkil 1b-də göstərilmişdir. Həqiqətən, kristal, komponentlər tərəfindən formalaşdırılan seriya RLC şəbəkəsi kimi davranır.
Aşağı dəyərlənən rezistor RS
Yüksək dəyərlənən indüktor LS
Aşağı dəyərlənən kondensator CS
Bu komponentlər, elektrodlarının kondansativliyi Cp ilə paralel olacaqdır.
Cp-nin mövcudluğundan, kristal iki fərqli tənəffüz dairəsinə salına bilər:
Seriya Resonans Tənəffüzü, fs bu, seriya kondansator CS seriya indüktor LS ilə rezonansa girdiyi zaman baş verir. Bu mərhələdə, kristal impedansı ən aşağı olacaq və geri axın ən çox olacaq. Bu üçün matematik ifadə aşağıdakı kimi verilir
Paralel Resonans Tənəffüzü, fp bu, LSCS bacası reaktansiyanın paralel kondansator Cp rektansiyanına bərabər olduğunda baş verir. Başqa bir deyishle, LS və CS Cp ilə rezonansa girir. Bu mərhələdə, kristal impedansı ən yüksək olacaq və geri axın ən az olacaq. Matematik ifadə aşağıdakı kimi verilir
Kondansatorun davranışı, fS-dan aşağı və fp-dan yuxarı kapasitiv olacaq. Amma fS və fp arasındakı tənəffüz dairələri üçün, kristalın davranışı induktiv olacaq. Daha da əlavə, tənəffüz dairəsi paralel rezonans tənəffüzü fp olanda, LS və Cp arasındakı etkileşim paralel LC tank şəbəkəsini formalaşdırır. Bu səbəbdən, kristal, seriya və paralel rezonans şəbəkələrinin birləşməsi kimi qarşılanır və bu iki şəbəkədən biri üçün şəbəkəni tünəyin etmək lazımdır. Ayrıca, fp fs-dən yüksək olacaq və bu iki tənəffüz dairəsi arasındakı yaxınlığa, istifadə olunan kristalin qədimi və ölçüsü təsir edəcəkdir.
Kristal oskilatorlar, kristalın seriya rezonans rejimində (Şəkil 2a) işlədiyi zaman nizam içərisindəki nizamlamaqla əlaqədar olaraq, antirezonans və ya paralel rezonans rejimində (Şəkil 2b) işlədiyi zaman yüksək impedansa malik olması ilə tərtib edilə bilər.
Göstərilən şəkillərdə, rezistorlar R1 və R2 qətləmə bölgü şəbəkəsini formalaşdırırlar, emiter rezistor RE şəbəkəni sabitləşdirir. Daha da əlavə, CE (Şəkil 2a) AC keçirici kondansator kimi, cəlbələşdirmə kondansator CC (Şəkil 2a) isə kollektor və baz terminaları arasında DC siqnalın yayılmasını dayandırır.
Sonra, Şəkil 2b-də kondansatorlar C
