Das Funktionsprinzip des Zystaloszillators

Zusammenfassung des Quarzoszillators

Kristalloszillator bezieht sich auf den Wafer, der aus einem Quarzkristall entsprechend einem bestimmten Azimutwinkel geschnitten wird, Quarzkristallresonator, der als Quarzkristall oder Kristalloszillator bezeichnet wird;Das Kristallelement mit integriertem IC im Inneren des Gehäuses wird Quarzoszillator genannt.Die Produkte werden in der Regel in Metallkisten, aber auch in Glaskisten, Keramik oder Kunststoff verpackt.

Funktionsprinzip des Quarzoszillators

Quarzkristalloszillator ist ein Resonanzgerät, das aus dem piezoelektrischen Effekt eines Quarzkristalls besteht.Seine Grundzusammensetzung ist ungefähr wie folgt: Aus einem Quarzkristall entsprechend einer bestimmten Azimut-Scheibe, beschichtet mit einer Silberschicht auf seinen beiden entsprechenden Oberflächen als Elektroden, wird ein Leitungsdraht an jede Elektrode geschweißt und mit dem Stift verbunden, der mit der Gehäusehülle gekoppelt ist ein Quarzkristallresonator, auch Quarzkristall oder Kristall genannt, Kristallschwingung.Die Produkte werden in der Regel in Metallkisten, aber auch in Glaskisten, Keramik oder Kunststoff verpackt.

Wird an die beiden Elektroden eines Quarzkristalls ein elektrisches Feld angelegt, verformt sich der Chip mechanisch.Wenn umgekehrt auf beide Seiten des Chips mechanischer Druck ausgeübt wird, wird ein elektrisches Feld in der entsprechenden Richtung des Chips erzeugt.Dieses physikalische Phänomen wird piezoelektrischer Effekt genannt.Wenn an die beiden Pole des Chips Wechselspannung angelegt wird, erzeugt der Chip mechanische Schwingungen, die wiederum elektrische Wechselfelder erzeugen.

Im Allgemeinen ist die Amplitude der mechanischen Vibration des Chips und die Amplitude des elektrischen Wechselfelds sehr klein, aber wenn die Frequenz der angelegten Wechselspannung einen bestimmten Wert hat, steigt die Amplitude deutlich an, viel größer als bei anderen Frequenzen Dieses Phänomen wird als piezoelektrische Resonanz bezeichnet und ist der Resonanz des LC-Schaltkreises sehr ähnlich.Seine Resonanzfrequenz hängt vom Schnittmodus, der Geometrie und der Größe des Spans ab.

Wenn der Kristall nicht vibriert, kann er als flacher Kondensator mit der Bezeichnung elektrostatische Kapazität C betrachtet werden, und seine Größe hängt von der geometrischen Größe des Chips und der Fläche der Elektrode ab, im Allgemeinen etwa ein paar Skin-Methoden bis Dutzende Skin-Methoden .Wenn der Kristall schwingt, entspricht die Trägheit der mechanischen Schwingung der Induktivität L. Im Allgemeinen liegen die L-Werte im Bereich von mehreren zehn bis hundert Grad.Die Elastizität des Chips kann der Kapazität C entsprechen, die sehr klein ist und normalerweise nur 0,0002 bis 0,1 Pikogramm beträgt.Der durch Reibung während der Wafervibration verursachte Verlust entspricht R, der einen Wert von etwa 100 Ohm hat.Da die äquivalente Induktivität des Chips sehr groß und C sehr klein ist, ist auch R klein, sodass der Qualitätsfaktor Q der Schaltung sehr groß ist und bis zu 1000 bis 10000 beträgt. Darüber hinaus ist die Resonanzfrequenz des Chips selbst sehr groß hängt im Wesentlichen nur vom Schnittmodus, der Geometrie und der Größe des Chips ab und kann präzise durchgeführt werden, sodass die aus Quarzresonatoren bestehende Oszillatorschaltung eine hohe Frequenzstabilität erreichen kann.

Computer verfügen über einen Zeitschaltkreis, und obwohl für diese Geräte häufig der Begriff „Uhr“ verwendet wird, handelt es sich eigentlich nicht um Uhren im üblichen Sinne.Man könnte sie besser als Timer bezeichnen.Der Timer eines Computers ist normalerweise ein präzise bearbeiteter Quarzkristall, der innerhalb seiner Spannungsgrenzen mit einer Frequenz schwingt, die davon abhängt, wie der Kristall selbst geschnitten ist und wie viel Spannung er ausgesetzt ist.Jedem Quarzkristall sind zwei Register zugeordnet, ein Zähler und ein Halteregister.Jede Schwingung des Quarzkristalls verringert den Zähler um eins.Wenn der Zähler auf 0 sinkt, wird ein Interrupt generiert und der Zähler lädt den Anfangswert aus dem Halteregister neu.Dieser Ansatz ermöglicht es, einen Timer so zu programmieren, dass er 60 Interrupts pro Sekunde (oder mit jeder anderen gewünschten Frequenz) generiert.Jede Unterbrechung wird als Uhrentick bezeichnet.

In elektrischer Hinsicht kann ein Quarzoszillator einem Netzwerk mit zwei Anschlüssen entsprechen, das aus einem Kondensator und einem Widerstand parallel und einem Kondensator in Reihe besteht.In der Elektrotechnik hat dieses Netzwerk zwei Resonanzpunkte, die in hohe und tiefe Frequenzen unterteilt sind.Bei der niedrigeren Frequenz handelt es sich um Serienresonanz, bei der höheren Frequenz um Parallelresonanz.Aufgrund der Eigenschaften des Kristalls selbst ist der Abstand zwischen den beiden Frequenzen recht gering.In diesem sehr schmalen Frequenzbereich entspricht der Quarzoszillator einer Induktivität. Solange die beiden Enden des Quarzoszillators mit geeigneten Kondensatoren parallel geschaltet sind, bildet er einen Parallelresonanzkreis.Dieser Parallelresonanzkreis kann zu einem Gegenkopplungskreis hinzugefügt werden, um einen Sinusschwingkreis zu bilden.Da der Frequenzbereich des Quarzoszillators, der der Induktivität entspricht, sehr schmal ist, ändert sich die Frequenz dieses Oszillators nicht wesentlich, selbst wenn die Parameter anderer Komponenten stark variieren.

Der Quarzoszillator hat einen wichtigen Parameter, nämlich den Lastkapazitätswert. Wählen Sie die Parallelkapazität gleich dem Lastkapazitätswert aus, um die Nennresonanzfrequenz des Quarzoszillators zu erhalten.Im allgemeinen Vibrationskristall-Oszillationsschaltkreis sind an den gegenüberliegenden Enden eines invertierenden Verstärkers zwei Kristalle angeschlossen, die zwei Kapazitäten an den Enden der Kristalle empfangen, bzw. jede Kapazität auf der anderen Seite des Empfangs, und die Kapazität der beiden in Reihe geschalteten Kondensatoren sollte gleich sein Bitte achten Sie bei der Lastkapazität darauf, dass die allgemeinen IC-Pins die gleiche Eingangskapazität haben. Dies kann nicht ignoriert werden.Im Allgemeinen beträgt die Lastkapazität eines Quarzoszillators 15 oder 12,5 Skin.Wenn die äquivalente Eingangskapazität der Komponentenpins berücksichtigt wird, ist der Schwingkreis eines Quarzoszillators, der aus zwei 22-Haut-Kondensatoren besteht, die bessere Wahl.