kristal osциллятор: շղթա կառուցվածքը հաճախությունը և աշխատանքի սկզբունքը

Քվարցի օսցիլյատորները գործում են հակադարձ պիեզոէլեկտրիկ էֆեկտի սկզբունքով, որտեղ քվարցի մակերևույթներին կիրառվող փոփոխական լարումը շարժում է քվարցին իր բնական հաճախությամբ: Այս տատանումները վերջնական պահի փոխակերպվում են օսցիլյացիաների:

Այս օսցիլյատորները սովորաբար պատրաստվում են քվարցի քարից, չնայած այլ նյութեր, ինչպիսիք են Ռոշելի աղը և տուրմալինը, նույնպես ցուցադրում են պիեզոէլեկտրիկ էֆեկտ, քանի որ քվարցին ամենաարժեկան է, բնական է և մեխանիկորեն հզոր այլնի համեմատ:

Քվարցի օսցիլյատորներում քվարցին հարմար ձևով կտրվում է և կաрգավորվում է երկու մետաղային պլատերների միջև, ինչպես ցուցադրված է նկ. 1a, որի էլեկտրական համարժեքը ցուցադրված է նկ. 1b-ում: Հաստատունությամբ քվարցին հավանդում է շարքային RLC շղթան, որը կազմված է հետևյալ բաղադրիչներից

1. Ներքին դիմադրություն RS

2. Մեծ ինդուկտիվություն LS

3. Փոքր էլեկտրական ունակություն CS

որը կլինի զուգահեռ իր էլեկտրոդների էլեկտրական ունակության Cp-ի հետ:

Cp-ի առկայության պատճառով քվարցին կլինի երկու տարբեր հաճախություններով ռեզոնանս, այն է,

1. Սերիայի ռեզոնանս հաճախություն, fs որը տեղի է ունենում, երբ սերիայի էլեկտրական ունակությունը CS ռեզոնանսում է սերիայի ինդուկտիվության LS հետ: Այս փուլում քվարցիի իմպեդանսը կլինի ամենափոքրը, և հետևաբար հետադրումը կլինի ամենամեծը: Մաթեմատիկական արտահայտությունը տրվում է հետևյալ կերպ
   

2. Զուգահեռ ռեզոնանս հաճախություն, fp որը տեղի է ունենում, երբ ԼSCS ենթահամակարգի ռեակտանսը հավասար է զուգահեռ կոնդենսատորի Cp-ի ռեակտանսին այսինքն LS և CS ռեզոնանսում են Cp-ի հետ: Այս պահին քվարցիի իմպեդանսը կլինի ամենամեծը, և հետևաբար հետադրումը կլինի ամենափոքրը: Մաթեմատիկական արտահայտությունը տրվում է հետևյալ կերպ
   

Կոնդենսատորի վարքը կլինի կոնդենսատորային cả dưới fS և վերև fp: Այնուամենայնիվ, հաճախությունները, որոնք գտնվում են fS և fp-ի միջև, քվարցիի վարքը կլինի ինդուկտիվ: Ավելի առաջ, երբ հաճախությունը դառնում է զուգահեռ ռեզոնանս հաճախություն fp, ապա LS և Cp-ի միջև իнтерակցիան կձևավորի զուգահեռ LC շղթա: Այսպիսով, քվարցին կարող է դիտարկվել որպես սերիայի և զուգահեռ ռեզոնանս շղթաների կոմբինացիա, որի պատճառով համակարգը պետք է կարգավորվի այդ երկու հաճախություններից մեկի համար: Եվ նշենք, որ fp կլինի բարձր քան fs, և դրանց միջև հարաբերակցությունը կորոշվի քվարցիի կտրված և չափերով:

Քվարցի օսցիլյատորները կարող են պատրաստվել քվարցին կապելով շղթայի մեջ այնպես, որ այն ներկայացնի ցածր իմպեդանս, երբ գործում է սերիայի ռեզոնանս ռեժիմով (նկ. 2a) և բարձր իմպեդանս, երբ գործում է հակառակ ռեզոնանս կամ զուգահեռ ռեզոնանս ռեժիմով (նկ. 2b):

Ցուցադրված շղթաներում R1 և R2 ռեզիստորները կազմում են լարում բաժանման շղթա, իսկ էմիտեր ռեզիստորը RE կայունացնում է շղթան: Ավելին, CE (նկ. 2a) գործում է որպես AC կողմնային կոնդենսատոր, իսկ կոպլինգ կոնդենսատորը CC (նկ. 2a) օգտագործվում է DC սիգնալի բլոկավորման համար կոլեկտորի և բազիսի միջև:

Ապա, կոնդենսատորները C1 և C2 կազմում են կոնդենսատորային լարում բաժանման շղթա նկ. 2b-ում: Ավելին, շղթաներում (և նկ. 2a-ում, և նկ. 2b-ում) նաև կա Ռադիո частота կոյլ (RFC), որը նախատեսում է երկու առավելություն, քանի որ այն առաջացնում է նաև DC շեղում և ազատում է շղթայի ելքը էլեկտրաէներգիայի ազդեցությունից լուսահաղորդական գծերում:

Ուժի միացման դեպքում օսցիլյատորի շղթայում տատանումների լայնությունը ավելանում է մինչև այն պահը, երբ հոսանքի ոչ գծայինությունները կրում են շղթայի հում միավոր լուծման միջոցով:

Ապա, ստացիոնար վիճակի հասնելու դեպքում քվարցին շրջադարձ հումում ուժագրավ ազդում է գործող շղթայի հաճախության վրա: Ավելին, այստեղ հաճախությունը կիրառվում է այնպես, որ քվարցին ներկայացնի շղթայի համար ռեակտանս, որպեսզի բարկհաուզենի փուլային պահանջը բավարարվի: