O princípio de funcionamento do oscilador de cisto

Resumo do oscilador de cristal

Oscilador de cristal refere-se ao wafer cortado de um cristal de quartzo de acordo com um certo ângulo de azimute, ressonador de cristal de quartzo, conhecido como cristal de quartzo ou oscilador de cristal;O elemento de cristal com IC adicionado dentro do pacote é chamado oscilador de cristal.Seus produtos são geralmente embalados em caixas de metal, mas também em caixas de vidro, cerâmica ou plástico.

Princípio de funcionamento do oscilador de cristal

O oscilador de cristal de quartzo é um dispositivo ressonante feito de efeito piezoelétrico de cristal de quartzo.Sua composição básica é aproximadamente a seguinte: A partir de um cristal de quartzo de acordo com uma determinada fatia de azimute, revestido com uma camada de prata em suas duas superfícies correspondentes como eletrodos, um fio de chumbo soldado em cada eletrodo é conectado ao pino, acoplado ao invólucro da embalagem constituído um ressonador de cristal de quartzo, conhecido como cristal de quartzo ou cristal, vibração de cristal.Seus produtos são geralmente embalados em caixas de metal, mas também em caixas de vidro, cerâmica ou plástico.

Se um campo elétrico for aplicado aos dois eletrodos de um cristal de quartzo, o chip se deforma mecanicamente.Por outro lado, se for aplicada pressão mecânica em ambos os lados do chip, um campo elétrico será gerado na direção correspondente do chip.Este fenômeno físico é chamado de efeito piezoelétrico.Se tensões alternadas forem aplicadas aos dois pólos do chip, o chip gerará vibrações mecânicas, que por sua vez gerarão campos elétricos alternados.

Em geral, a amplitude da vibração mecânica do chip e a amplitude do campo elétrico alternado são muito pequenas, mas quando a frequência da tensão alternada aplicada é um valor específico, a amplitude aumenta significativamente, muito maior que a de outras frequências , esse fenômeno é chamado de ressonância piezoelétrica, que é muito semelhante à ressonância do circuito LC.Sua frequência ressonante está relacionada ao modo de corte, geometria e tamanho do cavaco.

Quando o cristal não vibra, ele pode ser considerado como um capacitor plano chamado capacitância eletrostática C, e seu tamanho está relacionado ao tamanho geométrico do chip e à área do eletrodo, geralmente cerca de alguns métodos de pele a dezenas de métodos de pele .Quando o cristal oscila, a inércia da vibração mecânica é equivalente à indutância L. Geralmente, os valores de L variam de dezenas a centenas de graus.A elasticidade do chip pode ser equivalente à capacitância C, que é muito pequena, geralmente apenas 0,0002 ~ 0,1 picogramas.A perda causada pelo atrito durante a vibração do wafer é equivalente a R, que tem um valor de cerca de 100 ohms.Como a indutância equivalente do chip é muito grande e C é muito pequena, R também é pequeno, então o fator de qualidade Q do circuito é muito grande, até 1000 ~ 10000. Além disso, a frequência de ressonância do próprio chip está basicamente relacionado apenas ao modo de corte, geometria e tamanho do chip, e pode ser feito com precisão, para que o circuito oscilador composto por ressonadores de quartzo possa obter estabilidade de alta frequência.

Os computadores possuem um circuito de temporização e, embora o termo “relógio” seja comumente usado para se referir a esses dispositivos, na verdade eles não são relógios no sentido usual.Eles podem ser mais bem chamados de temporizadores.O temporizador de um computador é geralmente um cristal de quartzo usinado com precisão que oscila dentro de seus limites de tensão em uma frequência que depende de como o próprio cristal é cortado e da quantidade de tensão a que está sujeito.Existem dois registros associados a cada cristal de quartzo, um contador e um registro de espera.Cada oscilação do cristal de quartzo diminui o contador em um.Quando o contador diminui para 0, uma interrupção é gerada e o contador recarrega o valor inicial do registrador de retenção.Esta abordagem permite programar um temporizador para gerar 60 interrupções por segundo (ou em qualquer outra frequência desejada).Cada interrupção é chamada de clock.

Em termos elétricos, o oscilador de cristal pode ser equivalente a uma rede de dois terminais de um capacitor e um resistor em paralelo e um capacitor em série.Na engenharia elétrica, essa rede possui dois pontos de ressonância, que são divididos em altas e baixas frequências.A frequência mais baixa é a ressonância em série e a frequência mais alta é a ressonância paralela.Devido às características do próprio cristal, a distância entre as duas frequências é bastante próxima.Nesta faixa de frequência muito estreita, o oscilador de cristal é equivalente a um indutor, portanto, desde que as duas extremidades do oscilador de cristal estejam conectadas em paralelo com capacitores apropriados, ele formará um circuito de ressonância paralelo.Este circuito ressonante paralelo pode ser adicionado a um circuito de feedback negativo para formar um circuito de oscilação senoidal.Como a faixa de frequência do oscilador de cristal equivalente à indutância é muito estreita, a frequência deste oscilador não mudará muito, mesmo que os parâmetros de outros componentes variem muito.

O oscilador de cristal tem um parâmetro importante, que é o valor da capacitância de carga, selecione a capacitância paralela igual ao valor da capacitância de carga, pode obter a frequência de ressonância nominal do oscilador de cristal.O circuito geral de oscilação de cristal de vibração está em extremidades opostas de um amplificador inversor conectado aos cristais tem duas capacitâncias que recebem as extremidades dos cristais, respectivamente cada capacitância do outro lado da recepção, a capacidade dos dois capacitores em valor em série deve ser igual Para a capacitância de carga, preste atenção aos pinos gerais do IC que têm capacitância de entrada equivalente, isso não pode ser ignorado.Geralmente, a capacitância de carga do oscilador de cristal é de 15 ou 12,5 skin.Se a capacitância de entrada equivalente dos pinos dos componentes for considerada, o circuito de oscilação do oscilador de cristal composto por dois capacitores de 22 camadas é uma escolha melhor.