Un oscil·lador de cristall és un circuit d'oscil·lador electrònic que s'utilitza per a la ressonància mecànica d'un cristall vibrant de material piezoelèctric. Crearà un senyal elèctric amb una freqüència determinada. Aquesta freqüència s’utilitza habitualment per fer un seguiment del temps, per exemple, els rellotges de polsera s’utilitzen en circuits integrats digitals per proporcionar un senyal de rellotge estable i també s’utilitzen per estabilitzar les freqüències dels transmissors i receptors de ràdio. El cristall de quars s’utilitza principalment en oscil·ladors de radiofreqüència (RF). El cristall de quars és el tipus més comú ressonador piezoelèctric , en circuits oscil·ladors, els estem utilitzant de manera que es va conèixer com a oscil·ladors de cristall. Els oscil·ladors de cristall han de ser dissenyats per proporcionar una capacitat de càrrega.
Hi ha diferents tipus d’oscil·ladors circuits electrònics que estan en ús són: oscil·ladors lineals: oscil·lador Hartley, oscil·lador de desplaçament de fase, oscil·lador Armstrong, oscil·lador Clapp, Oscil·lador Colpitts . Oscil·ladors de relaxació: oscil·lador Royer, oscil·lador anell, multivibrador i Oscil·lador controlat per tensió (VCO). Aviat analitzarem amb detall els oscil·ladors de cristall com el funcionament i les aplicacions d’un oscil·lador de cristall.
Què és un cristall de quars?
Un cristall de quars presenta una propietat molt important coneguda com a efecte piezoelèctric. Quan s’aplica una pressió mecànica a través de les cares del cristall, apareix un voltatge que és proporcional a la pressió mecànica a través del cristall. Aquest voltatge provoca distorsió al cristall. La quantitat distorsionada serà proporcional a la tensió aplicada i també una tensió alternativa aplicada a un cristall que faci vibrar a la seva freqüència natural.
Circuit de cristall de quars
La figura següent representa la símbol electrònic d’un ressonador de cristalls piezoelèctrics i també de cristall de quars en un oscil·lador electrònic que consta de resistència, inductor i condensadors.
Diagrama del circuit de l’oscil·lador de vidre
La figura anterior és un nou oscil·lador de quars de 16 MHz de 20 psc i és un tipus d’oscil·ladors de cristall que funcionen amb una freqüència de 16 MHz.
Oscil·lador de vidre
En general, transistors bipolars o FET s’utilitzen en la construcció de circuits d’oscil·ladors de cristall. Això és perquè amplificador operacional Es poden utilitzar en diferents circuits oscil·ladors de baixa freqüència que estan per sota de 100 KHz però estan operatius amplificadors no tenen l'amplada de banda per funcionar. Serà un problema a les freqüències més altes que coincideixin amb cristalls superiors a 1 MHz.
Per superar aquest problema es dissenya un oscil·lador de cristall Colpitts. Funcionarà a freqüències més altes. En aquest oscil·lador, el Circuit de tancs LC que proporciona les oscil·lacions de retroalimentació ha estat substituït per un vidre de quars.
Diagrama del circuit de l’oscil·lador de vidre
Oscil·lador de vidre funcionant
El circuit de l’oscil·lador de cristall sol funcionar segons el principi de l’efecte piezoelèctric invers. El camp elèctric aplicat produirà una deformació mecànica a través d'alguns materials. Per tant, utilitza la ressonància mecànica del cristall vibrant, que es fabrica amb un material piezoelèctric per generar un senyal elèctric d’una freqüència determinada.
Normalment, els oscil·ladors de cristall de quars són molt estables, tenen un factor de bona qualitat (Q), tenen una mida petita i estan relacionats econòmicament. Per tant, els circuits de l’oscil·lador de cristall de quars són més superiors en comparació amb altres ressonadors com els circuits LC, les diapasons. Generalment a Microprocessadors i microcontroladors fem servir un oscil·lador de cristall de 8 MHz.
L’equivalent circuit elèctric també descriu l'acció cristal·lina del cristall. Només cal mirar el diagrama de circuit elèctric equivalent que es mostra a la part anterior. Els components bàsics utilitzats al circuit, inductància L representa la massa cristal·lina, la capacitat C2 representa el compliment i C1 s’utilitza per representar-la la capacitat que es forma a causa de l'emmotllament mecànic del cristall, resistència R representa la fricció de l’estructura interna del cristall; el diagrama del circuit de l’oscil·lador de cristall de quars consta de dues ressonàncies com la ressonància en sèrie i la paral·lela, és a dir, dues freqüències de ressonància.
Oscil·lador de vidre funcionant
La ressonància en sèrie es produeix quan la reactància produïda per la capacitat C1 és igual i oposada a la reactància produïda per la inductància L. El fr i el fp representen freqüències de ressonància en sèrie i paral·leles respectivament, i els valors de 'fr' i 'fp' es poden determinar utilitzant les següents equacions mostrades a la figura següent.
El diagrama anterior descriu un circuit equivalent, gràfic gràfic per a freqüència de ressonància, Fórmules per a freqüències de ressonància.
Usos de l’oscil·lador de vidre
En general, sabem que, en el disseny de microprocessadors i microcontroladors, s’utilitzen oscil·ladors de cristall per proporcionar els senyals de rellotge. Per exemple, considerem-ho 8051 microcontroladors , en aquest controlador en particular, un circuit oscil·lador de cristall extern funcionarà amb 12 MHz que és essencial, tot i que aquest microcontrolador 8051 (basat en el model) és capaç de funcionar a 40 MHz (màxim) ha de proporcionar 12 MHz en la majoria dels casos perquè El cicle de màquina 8051 requereix 12 cicles de rellotge, de manera que per donar una velocitat de cicle efectiva a 1 MHz (prenent un rellotge de 12 MHz) a 3,33 MHz (prenent el rellotge màxim de 40 MHz). Aquest oscil·lador de cristall en particular que té una velocitat de cicle d’1 MHz a 3,33 MHz s’utilitza per generar impulsos de rellotge que són necessaris per a la sincronització de totes les operacions internes.
Aplicació de l'oscil·lador de vidre
Hi ha diverses aplicacions per a l'oscil·lador de cristall en diversos camps i algunes de les aplicacions de l'oscil·lador de cristall es donen a continuació
Aplicació de l’oscil·lador de vidre Colpitts
Oscil·lador Colpitts s’utilitza per generar un senyal de sortida sinusoïdal a freqüències molt altes. Aquest oscil·lador es pot utilitzar com a diferents tipus de sensors com sensors de temperatura A causa del dispositiu SAW que estem utilitzant al circuit de Colpitts, detecta directament des de la seva superfície.
Oscil·lador de vidre Colpitts
Les aplicacions dels oscil·ladors Colpitts impliquen principalment allà on s'utilitza l'àmplia gamma de freqüències. També s’utilitza en condicions d’oscil·lació contínua i sense amortiment. Utilitzant alguns dispositius del circuit de Colpitts, podem aconseguir una major estabilitat de temperatura i alta freqüència.
Colpitts s'utilitza per al desenvolupament de comunicacions mòbils i comunicacions per ràdio.
Aplicacions de l'oscil·lador de vidre Armstrong
Aquest circuit va ser popular fins als anys quaranta. Aquests són àmpliament utilitzats en els receptors de ràdio regeneratius. En aquesta entrada, el senyal de radiofreqüència de l'antena s'acobla magnèticament al circuit del tanc mitjançant un bobinatge addicional i es redueix la retroalimentació per obtenir control al bucle de retroalimentació. Finalment, produeix un filtre i amplificador de radiofreqüència de banda estreta. En aquest oscil·lador Crystal, el circuit ressonant LC es substitueix per bucles de retroalimentació.
Oscil·lador de vidre Armstrong
A l’àmbit militar i aeroespacial
Per a un sistema de comunicació eficient, els oscil·ladors de cristall s’utilitzen en l’àmbit militar i aeroespacial. El sistema de comunicació és establir i per a la navegació i la guerra electrònica en els sistemes de guia
A Recerca i Mesura
Els oscil·ladors de cristall s’utilitzen en investigació i mesura per a la navegació celeste i el propòsit de localització espacial, en dispositius mèdics i en instruments de mesura.
Aplicacions industrials de l’oscil·lador de cristall
Hi ha moltes aplicacions industrials de l’oscil·lador de cristall. S’utilitzen àmpliament en ordinadors, instrumentació, sistemes digitals, sistemes de bucle de bloqueig de fase, mòdems, marins, telecomunicacions, en sensors i també en unitats de disc.
Crystal Oscillator també s'utilitza en el control del motor, el rellotge i l'ordinador de sortida, l'estèreo i els sistemes GPS. Aquesta és una aplicació per a automoció.
Els oscil·ladors de cristall s’utilitzen en molts béns de consum. Per exemple, sistemes de televisió per cable, càmeres de vídeo, ordinadors personals, joguines i videojocs, telèfons mòbils, sistemes de ràdio. Aquesta és l'aplicació per a consumidors de Crystal Oscillator.
Això es tracta del que és un Oscil·lador de vidre , funciona i Aplicacions. Creiem que la informació que es proporciona en aquest article us és útil per comprendre millor aquest concepte. A més, qualsevol consulta sobre aquest article o qualsevol ajuda en la implementació projectes elèctrics i electrònics , podeu acostar-vos-hi comentant a la secció de comentaris següent. Aquí teniu una pregunta, quina és la funció principal de l’oscil·lador de cristall?
Crèdits fotogràfics:
- Circuit de cristall de quars condensadors
- Oscil·lador de vidre dhresource
- Circuit de l’oscil·lador de vidre avui en dia
- Oscil·lador de vidre funcionant indiastudychannel
- Oscil·lador de vidre Colpitts hqew
- Oscil·lador de vidre Armstrong wikimedia
