Co to jest oscylator kwarcowy?

Oscylator kwarcowy jest obwodem elektronicznym, który generuje sygnał o częstotliwości określonej przez kryształ kwarcowy utworzony z krzemu i tlenu. Piezoelektryczna właściwość kwarcu sprawia, że ​​jest to bardzo dobry rezonator od dziesiątek Kiloherz (KHz) do setek megahertz (MHz). Oscylator kryształu kwarcowego jest zwykle zaprojektowany do działania tylko z jedną precyzyjną częstotliwością. Oscylatory te służą do tworzenia stabilnych częstotliwości w telefonach komórkowych, odbiornikach globalnego systemu pozycjonowania (GPS) i radiotelefonach dwukierunkowych. Są one również używane do precyzyjnego robienia czasu w zegarkach, komputerach i innych urządzeniach elektronicznych.

Kryształ materiału piezoelektrycznego, takiego jak kwarc, może nieznacznie zmieniać kształt, gdy napięcie jest nakładane na elektrodę na krysztale. Po usunięciu tego napięcia kryształ może powrócić do swojego pierwotnego kształtu i generować napięcie, jakie to robi. Odkryta w 1880 r. I nazywana piezoelektrycznością, ta właściwość ma kluczowe znaczenie dla działania oscylatora. Eksperymenty przeprowadzonoZ czasem z różnymi materiałami kryształowymi i pierwszym oscylatorem kwarcowym zmontowano pod koniec lat 1910. Od lat dwudziestych XX wieku oscylatory kryształów kwarcowych były często używane w zegarach, a także w amatorskim, komercyjnym i wojskowym sprzęcie radiowym.

Gdy oscylator kwarcowy jest najpierw zasilany, obwód wprowadza losowy sygnał szumu do kryształu. Część tego hałasu zawsze będzie na częstotliwości rezonansowej kryształu, co powoduje oscylowanie kryształu. Napięcie wytwarzane przez kryształ, gdy zmienia kształt, jest wzmacniane przez obwód oscylatora kwarcowego i zasilany z powrotem do rezonatora kryształowego. W miarę powtórzenia tego procesu sygnały w ramach ograniczonej częstotliwości kryształu staną się silniejsze, podczas gdy inne częstotliwości zostaną odfiltrowane. Po zakończeniu tego okresu „rozgrzewki” oscylator będzie działał dokładnie przy zaprojektowanej częstotliwości.

kształt, rozmiar i cięcieKryształ kwarcowy określa, jak szybko się rozszerza i umawia się. Oscylator kwarcowy może działać w tej prędkości, zwany częstotliwością rezonansową. Może również działać z częstotliwością jamisty, która jest wielokrotnością częstotliwości rezonansowej. Podczas gdy kryształy kwarcowe występują naturalnie w środowisku, wytwarzana jest bardzo duża liczba w celu zwiększenia wydajności i podaży fizycznie użytecznych kryształów.

Na wyjściu częstotliwości przez oscylator kwarcowy może mieć wpływ różne czynniki zewnętrzne, w tym temperatura, a nawet nagłe przyspieszenie. Promieniowanie wpłynie również na częstotliwość, niezależnie od tego, czy pochodzi z promieni kosmicznych w statku kosmicznym, promieniach rentgenowskich, czy impulsie promieniowania jonizującego. Niektóre z tych czynników można zrekompensować za pomocą dodatkowych obwodów, które monitorują warunki i odpowiednio dostosowuje wyjście oscylatora. Niektóre oscylatory kwarcowe zawierają precyzyjnie kontrolowany piekarnik z kryształem wewnątrz, aby zrekompensować zmiany temperatury. Kryształy kwarcowe można również „zmieść” lub stwardniałypromieniowanie przez pieczenie ich w specjalistycznej atmosferze i polu elektrycznym.