კრისტალური ოსცილატორი: სქემა შემთხვევა და მუშაობის პრინციპი

კრისტალური ოსცილატორები ფუნქციონიруют на принципе обратного пьезоэлектрического эффекта, при котором переменное напряжение, поданное на поверхности кристалла, вызывает его вибрацию на естественной частоте. Именно эти вибрации в конечном итоге превращаются в колебания.

Эти oscillators обычно изготавливаются из кварцевого кристалла, хотя другие вещества, такие как соль Рочелла и турмалин, также демонстрируют пьезоэлектрический эффект, так как кварц дешевле, доступен в природе и механически прочнее по сравнению с другими.

კრისტალური ოსცილატორებში კრისტალი დამზადებულია და დაყავილი არის ორ მეტალურ ფანჯრებს შორის, როგორც ჩანს ფიგურა 1a-ში, რომლის ელექტროტექნიკური ექვივალენტი ჩანს ფიგურა 1b-ში. რეალობაში, კრისტალი იქცევა როგორც სერიული RLC წრედი, რომელიც შედგება შემდეგი კომპონენტებისგან:

1. დაბალი მნიშვნელობის რეზისტორი RS

2. დიდი მნიშვნელობის ინდუქტორი LS

3. პატარა მნიშვნელობის კონდენსატორი CS

რომელიც იქნება პარალელური კრისტალის ელექტროდების კაპაციტანსის Cp პარალელურად.

Cp-ის მითითებით, კრისტალი ისერება ორ განსხვავებულ სიხშირეზე, როგორც არის,

1. სერიული რეზონანსის სიხშირე, fs რომელიც ხდება, როდესაც სერიული კაპაციტანსი CS რეზონანსის შედეგად იქნება სერიული ინდუქტივიტი LS. ამ სტადიაში კრისტალის იმპედანსი იქნება უდიდესი და შესაბამისად უკუსარტყული იქნება უდიდესი. მათემატიკური გამოსახულება არის
   

2. პარალელური რეზონანსის სიხშირე, fp რომელიც გამოიხატება, როდესაც რეაქტიული ძალა LSCS ეგარაღება პარალელური კონდენსატორის Cp რეაქტიულ ძალას, ანუ LS და CS რეზონანსის შედეგად იქნება Cp. ამ მომენტში კრისტალის იმპედანსი იქნება უდიდესი და შესაბამისად უკუსარტყული იქნება უდიდესი. მათემატიკურად შეიძლება გამოსახული იყოს როგორც
   

კაპაციტორის ქცევა იქნება კაპაციტური და ზემოთ და ქვემოთ fS და fp. თუმცა სიხშირეებისთვის, რომლებიც მდებარეობენ fS და fp შორის, კრისტალის ქცევა იქნება ინდუქტიური. შემდეგ, როდესაც სიხშირე გახდება პარალელური რეზონანსის სიხშირე fp, მაშინ LS და Cp შორის ინტერაქცია შეიქმნება პარალელური LC ტანკ წრედი. ასე რომ, კრისტალი შეიძლება ჩაითვალოს სერიული და პარალელური რეზონანსის წრედების კომბინაცია როგორც ერთი და მეორე რეზონანსის შესაბამისად. შესაბამისად, უნდა შეინიშნოს, რომ fp იქნება უფრო დიდი ვიდრე fs და უახლოესი შეხედვა დამოკიდებული იქნება კრისტალის ზომებზე და ფორმაზე.

კრისტალური ოსცილატორები შეიძლება დიზაინირდეს კრისტალის წრედში დაკავშირებით ისე, რომ ის შეიძლება შეიქმნას დაბალი იმპედანსი სერიულ-რეზონანსის რეჟიმში (ფიგურა 2a) და დიდი იმპედანსი ანტი-რეზონანსის ან პარალელურ რეზონანსის რეჟიმში (ფიგურა 2b).

შესაბამისად, წრედებში რეზისტორები R1 და R2 ქმნიან ვოლტაჟის დივიდერ ქსელს, ხოლო ემიტერის რეზისტორი RE სტაბილიზირებს წრედს. შემდეგ, CE (ფიგურა 2a) მუშაობს როგორც AC ბაიპას კონდენსატორი, ხოლო კუპლინგის კონდენსატორი CC (ფიგურა 2a) გამოიყენება DC სიგნალის გადაწყვეტისთვის კოლექტორისა და ბაზის ტერმინალებს შორის.

შემდეგ, კონდენსატორები C1 და C2 ქმნიან კაპაციტურ ვოლტაჟის დივიდერ ქსელს ფიგურა 2b-ში. დამატებით, წრედებში (და ფიგურა 2a-ში და ფიგურა 2b-ში) არის რადიო სიხშირის კოილი (RFC), რომელიც პროვიდერია დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დიდი დ......