Hvad er en krystaloscillator?
En krystaloscillator er en enhed der bruges til at omdanne elektrisk energi til eller fremstille den fra mekanisk energi. I de fleste tilfælde udsættes disse oscillatorer for en elektrisk impuls, der får dem til at svinge med en nøjagtig frekvens. Frekvensen af hver krystal forbliver stabil ved forskellige temperaturer og tryk og i nærvær af mange forskellige materialer og kemikalier, hvilket gør den ideel til operationer, der kræver præcis timing under mange omstændigheder. Disse enheder bruges ofte i ure og elektronik både for deres præcision og holdbarhed.
Krystalloscillatorens egenskaber blev først opdaget i 1880 af Pierre og Jacques Curie. Disse to forskere opdagede, at kvartskrystaller vil producere en elektrisk ladning, når de tvinges ud af formen og vil ændre deres fysiske form, når de udsættes for en elektrisk ladning, en egenskab, de benævnt den piezoelektriske effekt. Eksperimenter med disse krystaller viste, at de svingede ved en nøjagtig frekvens, når elektrisk strøm blev ledt gennem dem.
En af hovedkomponenterne i en krystaloscillator er selve krystallen. Mange forskellige typer krystaller kan bruges som oscillatorer, men den mest almindeligt anvendte sort er kvarts, der ofte dyrkes under kontrollerede omstændigheder, før det skæres og bruges som en oscillator. Krystallen skæres i en tynd skive eller i form af en indstillingsgaffel og placeres derefter mellem to ledende metalplader. Når strøm ledes gennem enheden, begynder krystallen at udvide sig og trække sig sammen eller svinge med en præcis frekvens. En forstærker, der er forbundet til krystaloscillatoren, øger enhedens output, som derefter kan bruges til at tidsbestemme mekaniske eller elektriske processer.
Stabiliteten af frekvensen af en krystaloscillator gør den ideel til brug i ure og elektronik. Quartz crystal er blevet brugt til at kontrollere timingen af ure siden kort efter opdagelsen af den piezoelektriske effekt. Ure med disse oscillatorer er kendt for deres evne til at modstå temperatur- og trykændringer og for at forblive nøjagtige i lange perioder.
I elektronik bruges krystaloscillatorer ofte i computere, mobiltelefoner og radioer. Krystallerne er nyttige i disse enheder på grund af nøjagtigheden af deres svingning, hvilket gør det muligt at krystallen bruges til at filtrere uønskede frekvenser. Krystalloscillatoren udvides og sammentrækkes hovedsageligt langs en akse, hvilket giver enheden et lavfaseskift. Disse to egenskaber giver det mulighed for at tidsbestemme en proces nøjagtigt og opretholde et stærkt signal, begge egenskaber, der gør den ideel til brug i elektronik.