Co je to křemenný oscilátor?

Křemenný oscilátor je elektronický obvod, který generuje signál při frekvenci určeném křemenným krystalem vytvořeným z křemíku a kyslíku. Piezoelektrická vlastnost křemene z něj činí velmi dobrý rezonátor od desítek Kilohertz (KHz) po stovky megahertz (MHz). Krystalový oscilátor křemene je obvykle navržen tak, aby fungoval pouze při jedné přesné frekvenci. Tyto oscilátory se používají k vytváření stabilních frekvencí v přijímačích mobilních telefonů, globálních přijímačů polohování (GPS) a obousměrných rádiích. Používají se také pro přesné časové míry v hodinek, počítačích a jiných elektronických zařízeních. Jakmile je toto napětí odstraněno, může se krystal vrátit do původního tvaru a generovat napětí, jak to dělá. Tato vlastnost je objevena v roce 1880 a nazvaná Piezoelectricita je kritická pro provoz oscilátoru. Byly provedeny experimentyVenku s různými krystalovými materiály v průběhu času a první křemenný oscilátor byl sestaven na konci 1910. Od dvacátých let se křemenné krystalové oscilátory často používají v hodinách i amatérském, komerčním a vojenském rozhlasovém vybavení.

Když je křemenný oscilátor poprvé napájen, obvod zavádí do krystalu náhodný šumový signál. Část tohoto šumu bude vždy na rezonanční frekvenci krystalu, což způsobí, že se krystal osciluje. Napětí vytvořené krystalem při změně tvaru je zesíleno obvodem oscilátoru křemene a přiváděno zpět do krystalového rezonátoru. Jak se tento proces opakuje, signály uvnitř omezeného frekvenčního pásma krystalu budou silnější, zatímco jiné frekvence budou odfiltrovány. Jakmile bude toto období „zahřívání“ dokončeno, oscilátor bude fungovat přesně na své navržené frekvenci.

Tvar, velikost a řezKrystal křemene určuje, jak rychle se rozšiřuje a kontrastuje. Oscilátorem křemene může fungovat při této rychlosti, nazývaný jeho rezonanční frekvence. Může také pracovat na frekvenci podtonu, což je násobek rezonanční frekvence. Zatímco krystaly křemenů se v prostředí přirozeně vyskytují, velmi velké množství se vyrábí za účelem zvýšení výnosu a dodávky fyzicky použitelných krystalů.

Frekvenční výstup křemenným oscilátorem může být ovlivněn řadou vnějších faktorů včetně teploty a dokonce i náhlého zrychlení. Záření bude také ovlivnit frekvenci, ať už je to z kosmických paprsků v kosmické lodi, rentgenovém paprsku nebo pulsu ionizujícího záření. Některé z těchto faktorů mohou být kompenzovány dalšími obvody, které monitorují podmínky a odpovídajícím způsobem upravují výstup oscilátoru. Některé křemenné oscilátory zahrnují přesně kontrolovanou troubu s krystalem uvnitř, aby se kompenzovala změny teploty. Krystaly křemene mohou být také „zameteny“ nebo proti.záření jejich pečením ve specializované atmosféře a elektrickém poli.