Ցիստալ օսցիլատորի աշխատանքային սկզբունքը

Բյուրեղային օսլիլատորի ամփոփում

Բյուրեղային օսցիլատորը վերաբերում է քվարց բյուրեղից կտրված վաֆրին՝ ըստ որոշակի ազիմուտի անկյան, քվարց բյուրեղյա ռեզոնատոր, որը կոչվում է քվարց բյուրեղ կամ բյուրեղյա տատանվող;Փաթեթի ներսում ավելացված IC-ով բյուրեղյա տարրը կոչվում է բյուրեղյա տատանվող:Նրա արտադրանքը հիմնականում փաթեթավորված է մետաղական պատյաններում, բայց նաև ապակե պատյաններում, կերամիկական կամ պլաստմասսայից:

Բյուրեղային օսլիլատորի աշխատանքի սկզբունքը

Քվարց բյուրեղյա oscillator-ը ռեզոնանսային սարք է, որը պատրաստված է քվարց բյուրեղի պիեզոէլեկտրական էֆեկտից:Դրա հիմնական բաղադրությունը մոտավորապես հետևյալն է. քվարց բյուրեղից՝ ըստ որոշակի ազիմուտ հատվածի, որը պատված է արծաթե շերտով իր երկու համապատասխան մակերևույթների վրա որպես էլեկտրոդներ, յուրաքանչյուր էլեկտրոդի վրա եռակցված կապարի մետաղալարը միացված է պտուկին, որը զուգորդվում է փաթեթավորման պատյանով։ քվարց բյուրեղյա ռեզոնատոր, որը կոչվում է քվարց բյուրեղ կամ բյուրեղ, բյուրեղային թրթռում:Նրա արտադրանքը հիմնականում փաթեթավորված է մետաղական պատյաններում, բայց նաև ապակե պատյաններում, կերամիկական կամ պլաստմասսայից:

Եթե ​​էլեկտրական դաշտը կիրառվում է քվարց բյուրեղի երկու էլեկտրոդների վրա, ապա չիպը մեխանիկորեն դեֆորմացվում է:Եվ հակառակը, եթե չիպի երկու կողմերում մեխանիկական ճնշում է գործադրվում, ապա չիպի համապատասխան ուղղությամբ էլեկտրական դաշտ կառաջանա:Այս ֆիզիկական երեւույթը կոչվում է պիեզոէլեկտրական էֆեկտ։Եթե ​​չիպի երկու բևեռների վրա կիրառվեն փոփոխական լարումներ, ապա չիպը կառաջացնի մեխանիկական թրթռումներ, որոնք իրենց հերթին կառաջացնեն փոփոխական էլեկտրական դաշտեր:

Ընդհանուր առմամբ, չիպի մեխանիկական թրթռման ամպլիտուդը և փոփոխական էլեկտրական դաշտի ամպլիտուդը շատ փոքր է, բայց երբ կիրառվող փոփոխական լարման հաճախականությունը որոշակի արժեք է, ամպլիտուդը զգալիորեն մեծանում է, շատ ավելի մեծ, քան այլ հաճախականություններին։ , այս երեւույթը կոչվում է պիեզոէլեկտրական ռեզոնանս, որը շատ նման է LC շղթայի ռեզոնանսին։Դրա ռեզոնանսային հաճախականությունը կապված է չիպի կտրման ռեժիմի, երկրաչափության և չափի հետ:

Երբ բյուրեղը չի թրթռում, այն կարելի է համարել որպես հարթ կոնդենսատոր, որը կոչվում է էլեկտրաստատիկ հզորություն C, և դրա չափը կապված է չիպի երկրաչափական չափի և էլեկտրոդի տարածքի հետ, ընդհանուր առմամբ մի քանի մաշկի մեթոդից մինչև մաշկի տասնյակ մեթոդներ: .Երբ բյուրեղը տատանվում է, մեխանիկական թրթիռի իներցիան համարժեք է L ինդուկտիվությանը: Ընդհանուր առմամբ, L արժեքները տատանվում են տասնյակից մինչև հարյուրավոր աստիճաններ:Չիպի առաձգականությունը կարող է համարժեք լինել C հզորությանը, որը շատ փոքր է, սովորաբար ընդամենը 0,0002 ~ 0,1 պիկոգրամ:Վաֆլի թրթռման ժամանակ շփման արդյունքում առաջացած կորուստը համարժեք է R-ին, որն ունի մոտ 100 ohms արժեք։Քանի որ չիպի համարժեք ինդուկտիվությունը շատ մեծ է, իսկ C-ն շատ փոքր է, R-ն նույնպես փոքր է, ուստի շղթայի որակի Q գործակիցը շատ մեծ է՝ մինչև 1000 ~ 10000: Բացի այդ, ինքնին չիպի ռեզոնանսային հաճախականությունը հիմնականում կապված է միայն չիպի կտրման ռեժիմի, երկրաչափության և չափի հետ և կարող է կատարվել ճշգրիտ, այնպես որ քվարցային ռեզոնատորներից կազմված տատանվող սխեման կարող է ձեռք բերել բարձր հաճախականության կայունություն:

Համակարգիչներն ունեն ժամանակի միացում, և թեև «ժամացույց» տերմինը սովորաբար օգտագործվում է այդ սարքերի համար, դրանք իրականում ժամացույցներ չեն սովորական իմաստով:Նրանք կարող են ավելի լավ կոչվել ժամանակաչափ:Համակարգչի ժմչփը սովորաբար ճշգրտորեն մշակված քվարց բյուրեղ է, որը տատանվում է իր լարվածության սահմաններում այնպիսի հաճախականությամբ, որը կախված է նրանից, թե ինչպես է բյուրեղը կտրվում և որքան լարվածության է ենթարկվում:Յուրաքանչյուր քվարց բյուրեղի հետ կապված կա երկու ռեգիստր՝ հաշվիչ և պահման ռեգիստր։Քվարց բյուրեղի յուրաքանչյուր տատանում հաշվիչը նվազեցնում է մեկով:Երբ հաշվիչը նվազում է մինչև 0, առաջանում է ընդհատում, և հաշվիչը վերաբեռնում է նախնական արժեքը պահման ռեգիստրից:Այս մոտեցումը հնարավորություն է տալիս ծրագրավորել ժմչփ վայրկյանում 60 ընդհատում (կամ ցանկացած այլ ցանկալի հաճախականությամբ):Յուրաքանչյուր ընդհատում կոչվում է ժամացույցի նշան:

Էլեկտրական առումով բյուրեղյա տատանվողը կարող է համարժեք լինել կոնդենսատորի և ռեզիստորի երկու տերմինալային ցանցին զուգահեռաբար և կոնդենսատորին հաջորդաբար:Էլեկտրատեխնիկայում այս ցանցն ունի երկու ռեզոնանսային կետ, որոնք բաժանված են բարձր և ցածր հաճախականությունների։Ցածր հաճախականությունը սերիայի ռեզոնանսն է, իսկ ավելի բարձր հաճախականությունը՝ զուգահեռ ռեզոնանսը։Բյուրեղի բնութագրերի շնորհիվ երկու հաճախականությունների միջև հեռավորությունը բավականին մոտ է:Այս շատ նեղ հաճախականության միջակայքում բյուրեղյա տատանվողը համարժեք է ինդուկտորին, ուստի քանի դեռ բյուրեղային տատանվողի երկու ծայրերը զուգահեռ միացված են համապատասխան կոնդենսատորներով, այն կձևավորի զուգահեռ ռեզոնանսային միացում:Այս զուգահեռ ռեզոնանսային միացումը կարող է ավելացվել բացասական հետադարձ կապի սխեմայի մեջ՝ ձևավորելու սինուսոիդային տատանումների միացում:Քանի որ ինդուկտիվությանը համարժեք բյուրեղյա տատանվող հաճախականության տիրույթը շատ նեղ է, այս տատանումների հաճախականությունը շատ չի փոխվի, նույնիսկ եթե մյուս բաղադրիչների պարամետրերը մեծապես տարբերվեն:

Բյուրեղյա օսցիլյատորն ունի կարևոր պարամետր, դա բեռնվածքի հզորության արժեքն է, ընտրեք զուգահեռ հզորությունը, որը հավասար է բեռի հզորության արժեքին, կարող է ստանալ բյուրեղյա տատանումների անվանական ռեզոնանսային հաճախականությունը:Ընդհանուր թրթռումային բյուրեղային տատանումների սխեման գտնվում է շրջվող ուժեղացուցիչի հակառակ ծայրերում, որոնք կապված են բյուրեղների հետ, ունեն երկու հզորություն, ստանում է բյուրեղների ծայրերը, համապատասխանաբար յուրաքանչյուր հզորություն ընդունիչի մյուս կողմում, երկու կոնդենսատորների հզորությունը սերիական արժեքով պետք է հավասար լինի: բեռնվածքի հզորությանը, խնդրում ենք ուշադրություն դարձնել, որ ընդհանուր IC կապանքները ունեն համարժեք մուտքային հզորություն, սա չի կարելի անտեսել:Ընդհանուր առմամբ, բյուրեղյա տատանումների բեռնվածքի հզորությունը 15 կամ 12,5 մաշկի է:Եթե ​​հաշվի են առնվում բաղադրիչի քորոցների համարժեք մուտքային հզորությունը, ապա ավելի լավ ընտրություն է բյուրեղյա տատանումների շղթան, որը կազմված է երկու 22 մաշկի կոնդենսատորներից: