מגנוט קריסטלי: מעגל, תדר ועקרון פעולה

אוסילטורי קריסטל פועלים על עיקרון האפקט הפיאזואלקטרי ההפוך, בו מתח חילופין המוחל על פני השטח של הקריסטל גורם לו לרטוט בתדירות הטבעית שלו. הרטוטים הללו מתמנים בסופו של דבר לאוסילציות.

אוסילטורים אלה בדרך כלל מיוצרים מקריסטל קוורץ, למרות שחומרים אחרים כמו מלח רושל וטורמלין מראים גם הם אפקט פיאזואלקטרי, מכיוון שהקוורץ זול, זמין באופן טבעי חזק יותר מכאנית בהשוואה לאחרים.

באוסילטורי קריסטל, הקריסטל נחתך ומונח בין שני לוחות מתכתיים כפי שמוצג בתרשים 1a, והמקביל החשמלי שלו מוצג בתרשים 1b. במציאות, הקריסטל מתנהג כמו مدار RLC סדרתי, המורכב מהרכיבים

1. נגד בעל ערך נמוך RS

2. תאוצה בעלת ערך גבוה LS

3. kondensator בעל ערך נמוך CS

שיהיה מקביל עם הקפאייסנס של אלקטרודותיו Cp.

בגלל קיומו של Cp, הקריסטל ירעד בשתי תדירויות שונות,すみません、続きを翻訳します。

בגלל קיומו של Cp, הקריסטל ירעד בשתי תדירויות שונות, כלומר:

1. תדירות תהודה סדרתית, fs שהיא מתרחשת כאשר הקONDENSATOR הסדרתי CS מתנדנד עם התאוצה הסדרתית LS. בשלב זה, ההתנגדות של הקריסטל תהיה הנמוכה ביותר ולכן כמות ההיזון החוזר תהיה הגדולה ביותר. הביטוי המתמטי עבור זה הוא
   

2. תדירות תהודה מקבילה, fp שהיא מתרחשת כאשר המשיכיות של LSCS שווה למשיכיות של ה kondensator המקבילי Cp כלומר, LS ו-CS מתנדנדים עם Cp. בשלב זה, ההתנגדות של הקריסטל תהיה הגבוהה ביותר ולכן כמות ההיזון החוזר תהיה הנמוכה ביותר. הביטוי המתמטי עבור זה הוא
   

ההתנהגות של ה kondensator תהיה קONDENSATORYית הן מתחת ל-fS והן מעל ל-fp. עם זאת, לתדירויות שנמצאות בין fS לבין fp, ההתנהגות של הקריסטל תהיה אינדוקטיבית. בנוסף, כאשר התדירות שווה לתדירות תהודה מקבילה fp, אז האינטראקציה בין LS ו-Cp תיצור מעגל LC מתunable מקבילי. לכן, ניתן לראות את הקריסטל כשילוב של מעגלי תהודה סדרתיים ומקבילים, ולכן יש להתאים את המעגל לאחד משני אלה. בנוסף, חשוב לציין כי fp יהיה גבוה יותר מ-fs והקירבה ביניהם תetermined על ידי החיתוך והממדים של הקריסטל בשימוש.

אוסילטורי קריסטל יכולים להיות מתוכננים על ידי חיבור הקריסטל למעגל כך שהוא מציג התנגדות נמוכה כאשר הוא מופעל במצב תהודה סדרתי (תרשים 2a) והתנגדות גבוהה כאשר הוא מופעל במצב תהודה מקביל או מצב אנטי-תהודה (תרשים 2b).

במעגלים המוצגים, הנגדים R1 ו-R2 יוצרים את רשת החלוקת מתח, בעוד הנגד הנמוך RE מיציב את המעגל. בנוסף, CE (תרשים 2a) פועל כקONDENSATOR מעבר חילופין, בעוד הקONDENSATOR הצמוד CC (תרשים 2a) משמש כדי למנוע העברת אות DC בין הנגזר והבסיס.

לאחר מכן, הקONDENSATORS C1 ו-C2 יוצרים את רשת החלוקת הקONDENSATORית במקרה של תרשים 2b. בנוסף, יש גם קפת רדיו (RFC) במעגלים (בשני תרשימים 2a ו-2b) שמספקת יתרונות כפולים בכך שהיא מספקת גם מתח DC ובנוסף מגינה על הפלט של המעגל מלהיות מושפע מהאות AC על קווי הכוח.

עם הזנת מתח ל-אוסילטור, המשך האוסילציות במעגל גדל עד שהגיע לנקודה שבה האי-ליניאריות באימפדר מפחיתות את הganancia של הלולאה ליחידה.

לאחר מכן, כאשר הגיעה ליציבות, הקריסטל בלולאת ההיזון משפיע מאוד על תדירות המעגל. נוסף על כך, כאן, התדירות תתאים עצמאית כך שתאפשר לקריסטל להציג תגובה למעגל כך שדרישה של ברקהאוזן לפאזה תתקיים.

בכלל, תדירות האוסילטורי קריסטל תקבע להיות התדירות היסודית או מאפיינת של הקריסטל שתיקבע על ידי הגודל הפיזי והצורה של הקריסטל.

עם זאת, אם הקריסטל אינו מקביל או אינו אחיד בעובי, הוא עשוי להרעד במספר תדירויות, מה שנותן הרמוניות.

בנוסף, אוסילטורי קריסטל יכולים להתאים להרמוניה זוגית או אי-זוגית של התדירות היסודית, שנקראים אוסילטורי הרמוניה ואוסילטורי overtones בהתאמה.

דוגמה לכך היא המקרה שבו תדירות התהודה המקביל של הקריסטל מופחתת או מוגברת על ידי הוספת kONDENSATOR או תאוצה מעל הקריסטל, בהתאמה.

טווח ההפעלה הטיפוסי של אוסילטורי קריסטל הוא מ-40 KHz עד 100 MHz, כאשר אוסילטורי תדר נמוך מתכננים באמצעות אופאמפס ואילו אוסילטורי תדר גבוה מתכננים באמצעות טרנזיסטורים (BJTs או FETs).

תדירות האוסילציות שנוצרות על ידי המעגל קובעת על ידי תדירות התהודה הסדרתית של הקריסטל ולא תושפע מהתנאים במתח הזין, פרמטרי טרנזיסטור וכדומה. כתוצאה מכך, אוסילטורי קריסטל מראים Q-factor גבוה עם יציבות תדר טובה מאוד, מה שהופך אותם לסuitable עבור יישומים בתדר גבוה.

עם זאת, יש להקפיד לספק לחקריסטל רק את הכוח האופטימלי. מכיוון שאם מופעל על הקריסטל כוח רב מדי, הוא עשוי להפעיל תהודה פארזיטית בקריסטל, מה שגורם לתדירות התהודה להיות בלתי יציבה.

בנוסף, אפילו צורת הפלט שלו יכולה להתעוות עקב התחממות יתר. בנוסף, זה יכול להוביל להרס המכשיר (הקריסטל) עקב התחממות יתר.

אוסילטורי קריסטל הם קומפקטיים וזולות, ולכן הם נמצאים בשימוש נרחב במערכות מלחמה אלקטרונית, מערכות תקשורת, מערכות הדרכה, מיקרו-rocessors, מיקרו-controllers, מערכות מעקב חלל, מכשירי מדידה, מכשירי רפואיים, מחשבים, מערכות דיגיטליות, מדידות, מערכות PLL, מודמים, סנסורים, דיסק דרייבים, מערכות תקשורת, מערכות בקרה מנוע, שעונים, מערכות GPS, מערכות טלוויזיה בכבלים, מצלמות וידאו, צעצועים, משחקים וידאו, מערכות רדיו, טלפונים סלולריים, שעונים, וכדומה.

Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.