Ein Kristalloszillator ist eine elektronische Oszillatorschaltung, die für die mechanische Resonanz eines schwingenden Kristalls aus piezoelektrischem Material verwendet wird. Es wird ein elektrisches Signal mit einer bestimmten Frequenz erzeugt. Diese Frequenz wird üblicherweise verwendet, um die Zeit zu verfolgen, beispielsweise werden Armbanduhren in digitalen integrierten Schaltkreisen verwendet, um ein stabiles Taktsignal bereitzustellen, und auch, um Frequenzen für Funksender und -empfänger zu stabilisieren. Quarzkristalle werden hauptsächlich in Hochfrequenzoszillatoren verwendet. Quarzkristall ist die häufigste Art von piezoelektrischer Resonator In Oszillatorschaltungen verwenden wir sie, so dass sie als Quarzoszillatoren bekannt wurden. Quarzoszillatoren müssen so ausgelegt sein, dass sie eine Lastkapazität bereitstellen.

Es gibt verschiedene Arten von Oszillatoren elektronische Schaltkreise die verwendet werden, sind nämlich: Linearoszillatoren - Hartley-Oszillator, Phasenverschiebungsoszillator, Armstrong-Oszillator, Clapp-Oszillator, Colpitts Oszillator . Entspannungsoszillatoren - Royer-Oszillator, Ringoszillator, Multivibrator und Spannungsgesteuerter Oszillator (VCO). In Kürze werden wir Kristalloszillatoren wie das Arbeiten und die Anwendung eines Kristalloszillators im Detail diskutieren.

Was ist ein Quarzkristall?

Ein Quarzkristall weist eine sehr wichtige Eigenschaft auf, die als piezoelektrischer Effekt bekannt ist. Wenn mechanischer Druck über die Flächen des Kristalls ausgeübt wird, erscheint eine Spannung, die proportional zum mechanischen Druck ist, über dem Kristall. Diese Spannung verursacht eine Verzerrung im Kristall. Der verzerrte Betrag ist proportional zur angelegten Spannung und auch zu einer Wechselspannung, die an einen Kristall angelegt wird, der bei seiner Eigenfrequenz vibriert.

Quarzkristallschaltung

Die folgende Abbildung zeigt die elektronisches Symbol eines piezoelektrischen Kristallresonators und auch eines Quarzkristalls in einem elektronischen Oszillator, der aus Widerstand, Induktivität und Kondensatoren besteht.

Kristalloszillator-Schaltplan

Die obige Abbildung zeigt einen neuen 16-MHz-Quarzkristalloszillator mit 20 psc und eine Art von Kristalloszillatoren, die mit einer Frequenz von 16 MHz arbeiten.

Kristalloszillator

Allgemein, Bipolartransistoren oder FETs werden beim Aufbau von Kristalloszillatorschaltungen verwendet. Das ist weil Operationsverstärker s kann in verschiedenen Niederfrequenz-Oszillatorschaltungen verwendet werden, die unter 100 kHz liegen, aber betriebsbereit sind Verstärker habe nicht die Bandbreite zu betreiben. Bei höheren Frequenzen, die an Kristalle über 1 MHz angepasst sind, ist dies ein Problem.

Um dieses Problem zu lösen, wurde ein Colpitts-Kristalloszillator entwickelt. Es wird bei höheren Frequenzen funktionieren. In diesem Oszillator ist der LC-Tankkreis das liefert die Rückkopplungsschwingungen wurde durch einen Quarzkristall ersetzt.

Kristalloszillator-Schaltplan

Kristalloszillator funktioniert

Die Quarzoszillatorschaltung arbeitet üblicherweise nach dem Prinzip des inversen piezoelektrischen Effekts. Das angelegte elektrische Feld erzeugt bei einigen Materialien eine mechanische Verformung. Daher wird die mechanische Resonanz des schwingenden Kristalls genutzt, die aus einem piezoelektrischen Material besteht, um ein elektrisches Signal einer bestimmten Frequenz zu erzeugen.

Normalerweise sind Quarzkristalloszillatoren hochstabil, bestehen aus einem guten Qualitätsfaktor (Q), sind klein und wirtschaftlich verwandt. Daher sind Quarzkristalloszillatorschaltungen im Vergleich zu anderen Resonatoren wie LC-Schaltungen und Stimmgabeln überlegen. Im Allgemeinen in Mikroprozessoren und Mikrocontroller Wir verwenden einen 8-MHz-Quarzoszillator.

“3-Phasen-Motorsteuerkreis ”

Das Äquivalent Stromkreis beschreibt auch die Kristallwirkung des Kristalls. Schauen Sie sich einfach das oben gezeigte Ersatzschaltbild an. Die in der Schaltung verwendeten Grundkomponenten, Induktivität L steht für die Kristallmasse, die Kapazität C2 für die Nachgiebigkeit und C1 für die Darstellung die Kapazität das entsteht durch das mechanische Formen des Kristalls, Widerstand R stellt die innere Strukturreibung des Kristalls dar. Das Schaltungsdiagramm des Quarzkristalloszillators besteht aus zwei Resonanzen wie Serien- und Parallelresonanz, d. H. Zwei Resonanzfrequenzen.

Kristalloszillator funktioniert

Die Serienresonanz tritt auf, wenn die durch die Kapazität C1 erzeugte Reaktanz gleich und entgegengesetzt zur durch die Induktivität L erzeugten Reaktanz ist. Fr und fp repräsentieren Serien- bzw. Parallelresonanzfrequenzen, und die Werte von 'fr' und 'fp' können unter Verwendung von bestimmt werden Die folgenden Gleichungen sind in der folgenden Abbildung dargestellt.

Das obige Diagramm beschreibt ein Ersatzschaltbild, ein Diagramm für die Resonanzfrequenz und Formeln für die Resonanzfrequenzen.

Verwendung von Kristalloszillator

Im Allgemeinen wissen wir, dass beim Entwurf von Mikroprozessoren und Mikrocontrollern Kristalloszillatoren verwendet werden, um die Taktsignale bereitzustellen. Betrachten wir zum Beispiel 8051 Mikrocontroller In diesem speziellen Controller arbeitet eine externe Quarzoszillatorschaltung mit 12 MHz, was wesentlich ist, obwohl dieser 8051-Mikrocontroller (basierend auf dem Modell) in der Lage ist, mit 40 MHz (max.) zu arbeiten, muss in den meisten Fällen 12 MHz liefern, da für a Der Maschinenzyklus 8051 erfordert 12 Taktzyklen, um eine effektive Zyklusrate bei 1 MHz (bei 12 MHz Takt) bis 3,33 MHz (bei maximal 40 MHz Takt) zu erzielen. Dieser spezielle Quarzoszillator mit einer Zyklusrate von 1 MHz bis 3,33 MHz wird verwendet, um Taktimpulse zu erzeugen, die für die Synchronisation aller internen Operationen erforderlich sind.

Anwendung des Kristalloszillators

Es gibt verschiedene Anwendungen für Kristalloszillatoren in verschiedenen Bereichen, und einige der Kristalloszillatoranwendungen sind nachstehend angegeben

Colpitts Crystal Oscillator-Anwendung

Colpitts Oszillator wird verwendet, um ein sinusförmiges Ausgangssignal bei sehr hohen Frequenzen zu erzeugen. Dieser Oszillator kann als die verschiedenen Arten von Sensoren verwendet werden, wie z Temperatursensoren Aufgrund des SAW-Geräts, das wir in der Colpitts-Schaltung verwenden, wird es direkt von seiner Oberfläche aus erfasst.

Colpitts Kristalloszillator

Die Anwendungen der Colpitts-Oszillatoren betreffen hauptsächlich dort, wo der breite Frequenzbereich verwendet wird. Wird auch im ungedämpften und kontinuierlichen Schwingungszustand verwendet. Mit einigen Geräten in der Colpitts-Schaltung können wir eine höhere Temperaturstabilität und Hochfrequenz erreichen.

Colpitts für die Entwicklung von Mobil- und Funkkommunikation.

Anwendungen von Armstrong Crystal Oscillator

Diese Strecke war bis in die 1940er Jahre beliebt. Diese sind in den regenerativen Funkempfängern weit verbreitet. Bei diesem Eingang wird das Hochfrequenzsignal von der Antenne über eine zusätzliche Wicklung magnetisch in den Tankkreis eingekoppelt, und die Rückkopplung wird reduziert, um die Steuerung in der Rückkopplungsschleife zu erlangen. Schließlich werden ein schmalbandiges Hochfrequenzfilter und ein Verstärker erzeugt. In diesem Quarzoszillator wird der LC-Resonanzkreis durch Rückkopplungsschleifen ersetzt.

Armstrong Kristalloszillator

In Militär und Luft- und Raumfahrt

Für das effiziente Kommunikationssystem werden Kristalloszillatoren in der Militär- und Luftfahrt eingesetzt. Das Kommunikationssystem ist es, zu Navigationszwecken und zur elektronischen Kriegsführung in den Leitsystemen zu etablieren

In Forschung und Messung

Die Kristalloszillatoren werden in der Forschung und Messung für die Himmelsnavigation und die Raumverfolgung, in medizinischen Geräten und in Messgeräten eingesetzt.

Industrielle Anwendungen von Kristalloszillatoren

Es gibt viele industrielle Anwendungen des Kristalloszillators. Sie werden häufig in Computern, Instrumenten, digitalen Systemen, Phasenregelsystemen, Modems, Schifffahrts- und Telekommunikationssystemen, in Sensoren und auch in Festplatten verwendet.

Der Kristalloszillator wird auch in der Motorsteuerung, der Uhr und zum Auslösen von Computern, Stereoanlagen und in GPS-Systemen verwendet. Dies ist eine Automobilanwendung.

“wie man kleine Elektronik lötet ”

Kristalloszillatoren werden in vielen Konsumgütern eingesetzt. Zum Beispiel Kabelfernsehsysteme, Videokameras, PCs, Spielzeug und Videospiele, Mobiltelefone, Funksysteme. Dies ist die Verbraucheranwendung von Crystal Oscillator.

Hier geht es darum, was ein ist Kristalloszillator , es funktioniert und Anwendungen. Wir glauben, dass die Informationen in diesem Artikel für Sie hilfreich sind, um dieses Konzept besser zu verstehen. Darüber hinaus Fragen zu diesem Artikel oder Hilfe bei der Implementierung Elektro- und Elektronikprojekte können Sie sich an uns wenden, indem Sie im Kommentarbereich unten einen Kommentar abgeben. Hier ist eine Frage an Sie: Was ist die Hauptfunktion des Quarzoszillators?

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