Bir kristal osilatör, piezoelektrik malzemenin titreşen bir kristalinin mekanik rezonansı için kullanılan bir elektronik osilatör devresidir. Belirli bir frekansta bir elektrik sinyali oluşturacaktır. Bu frekans yaygın olarak zamanı takip etmek için kullanılır, örneğin kol saatleri, sabit bir saat sinyali sağlamak için dijital entegre devrelerde kullanılır ve ayrıca radyo vericileri ve alıcıları için frekansları stabilize etmek için kullanılır. Kuvars kristali esas olarak radyo frekansı (RF) osilatörlerinde kullanılır. Kuvars kristali en yaygın piezoelektrik rezonatör , osilatör devrelerinde, onları kullanıyoruz, böylece kristal osilatörler olarak bilinir hale geldi. Kristal osilatörler, bir yük kapasitesi sağlayacak şekilde tasarlanmalıdır.

Farklı osilatör türleri vardır elektronik devreler kullanımda olanlar şunlardır: Doğrusal osilatörler - Hartley osilatörü, Faz kaydırmalı osilatör, Armstrong osilatörü, Clapp osilatörü, Colpitts osilatör . Gevşeme osilatörleri - Royer osilatör, Halka osilatör, Multivibratör ve Gerilim Kontrollü Osilatör (VCO). Yakında kristal osilatörlerin çalışması ve uygulamaları gibi ayrıntılı kristal osilatörleri tartışacağız.

Kuvars Kristali nedir?

Bir kuvars kristali, piezoelektrik etki olarak bilinen çok önemli bir özellik sergiler. Kristalin yüzeylerine mekanik basınç uygulandığında, kristal boyunca mekanik basınçla orantılı bir voltaj belirir. Bu voltaj kristalde bozulmaya neden olur. Bozulan miktar, uygulanan voltajla orantılı olacaktır ve ayrıca bir kristale uygulanan alternatif voltaj, doğal frekansında titreşmesine neden olacaktır.

Kuvars Kristal Devresi

Aşağıdaki şekil, elektronik sembol bir piezoelektrik kristal rezonatör ve ayrıca direnç, indüktör ve kapasitörlerden oluşan bir elektronik osilatörde kuvars kristali.

Kristal Osilatör Devre Şeması

Yukarıdaki şekil 20psc Yeni 16MHz Kuvars Kristal Osilatördür ve 16MHz frekansı ile çalışan bir tür kristal osilatördür.

Kristal Osilatör

Genel olarak, bipolar transistörler Kristal osilatör devrelerinin yapımında veya FET'ler kullanılır. Bunun nedeni ise operasyonel amplifikatör s, 100KHz'nin altında olan ancak çalışan farklı düşük frekanslı osilatör devrelerinde kullanılabilir. amplifikatörler Çalışacak bant genişliğine sahip değilsiniz. 1 MHz'nin üzerindeki kristallerle eşleştirilen daha yüksek frekanslarda sorun olacaktır.

Bu sorunun üstesinden gelmek için Colpitts kristal osilatörü tasarlanmıştır. Daha yüksek Frekanslarda çalışacaktır. Bu Osilatörde, LC tank devresi geri besleme salınımlarını sağlayan bir kuvars kristali ile değiştirilmiştir.

Kristal Osilatör Devre Şeması

Kristal Osilatör Çalışması

Kristal osilatör devresi genellikle ters piezoelektrik etki prensibine göre çalışır. Uygulanan elektrik alanı, bazı malzemelerde mekanik bir deformasyon oluşturacaktır. Bu nedenle, belirli bir frekansta bir elektrik sinyali oluşturmak için bir piezoelektrik malzeme ile yapılan titreşimli kristalin mekanik rezonansını kullanır.

Genellikle, kuvars kristal osilatörleri oldukça kararlıdır, iyi kalite faktöründen (Q) oluşur, boyutları küçüktür ve ekonomik olarak ilişkilidir. Bu nedenle, kuvars kristal osilatör devreleri, LC devreleri, ayar çatalları gibi diğer rezonatörlere kıyasla daha üstündür. Genellikle içinde Mikroişlemciler ve Mikro denetleyiciler 8MHz kristal osilatör kullanıyoruz.

“bir merkez kanal hoparlörü oluşturun ”

Eşdeğer elektrik devresi ayrıca kristalin kristal hareketini açıklar. Sadece yukarıda gösterilen eşdeğer elektrik devresi şemasına bakın. Devrede kullanılan temel bileşenler, indüktans L kristal kütlesini temsil eder, kapasite C2 uyumu temsil eder ve C1 temsil etmek için kullanılır kapasite kristalin mekanik kalıplaması nedeniyle oluşan, direnç R, kristalin iç yapı sürtünmesini temsil eder. Kuvars kristali osilatör devre şeması, seri ve paralel rezonans gibi iki rezonans, yani iki rezonans frekansından oluşur.

Kristal Osilatör Çalışması

Seri rezonans, C1 kapasitansı tarafından üretilen reaktans L endüktansı tarafından üretilen reaktansa eşit ve zıt olduğunda oluşur. Fr ve fp sırasıyla seri ve paralel rezonans frekanslarını temsil eder ve 'fr' ve 'fp' değerleri kullanılarak belirlenebilir. aşağıdaki şekilde gösterilen aşağıdaki denklemler.

Yukarıdaki diyagram bir eşdeğer devreyi, Rezonans frekansı için çizim grafiğini, Rezonans frekansları için Formülleri açıklamaktadır.

Kristal Osilatörün Kullanım Alanları

Genel olarak mikroişlemci ve mikrodenetleyicilerin tasarımında saat sinyallerini sağlamak adına kristal osilatörlerin kullanıldığını biliyoruz. Örneğin, düşünelim 8051 mikro denetleyiciler Bu özel denetleyicide, bu 8051 mikro denetleyicinin (modele göre) 40 MHz'de (maks.) çalışabilmesine rağmen, çoğu durumda 12 MHz sağlamak zorunda olmasına rağmen, harici bir kristal osilatör devresi 12MHz ile çalışacaktır. makine döngüsü 8051, 12 saat döngüsü gerektirir, böylece 1MHz'de (12MHz saat alarak) 3.33MHz'e (maksimum 40MHz saati alarak) efektif döngü hızı vermek için. 1 MHz ila 3.33 MHz arasında döngü hızına sahip olan bu özel kristal osilatör, tüm dahili işlemlerin senkronizasyonu için gerekli olan saat darbelerini üretmek için kullanılır.

Kristal Osilatör Uygulaması

Kristal osilatör için çeşitli alanlarda çeşitli uygulamalar vardır ve bazı kristal osilatör uygulamaları aşağıda verilmiştir.

Colpitts Kristal Osilatör Uygulaması

Colpitts Osilatör çok yüksek frekanslarda sinüzoidal bir çıkış sinyali üretmek için kullanılır. Bu osilatör, aşağıdaki gibi farklı sensör türleri olarak kullanılabilir. sıcaklık sensörleri Colpitts devresinde kullandığımız SAW cihazı sayesinde doğrudan yüzeyinden algılar.

Colpitts Kristal Osilatör

Colpitts osilatörlerinin uygulamaları temel olarak geniş frekans aralığının kullanıldığı yerleri içerir. Ayrıca sönümsüz ve sürekli salınım koşullarında da kullanılır. Colpitts devresindeki bazı cihazları kullanarak daha yüksek sıcaklık kararlılığı ve yüksek frekans elde edebiliriz.

Mobil iletişim ve radyo iletişiminin geliştirilmesi için kullanılan Colpitts.

Armstrong Kristal Osilatörünün Uygulamaları

Bu devre 1940'lara kadar popülerdi. Bunlar, rejeneratif radyo alıcılarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu girişte, antenden gelen radyo frekansı sinyali, ilave bir sargı yoluyla manyetik olarak tank devresine bağlanır ve geri besleme, geri besleme döngüsünde kontrol kazanmak için azaltılır. Son olarak, dar bantlı bir radyo frekansı filtresi ve yükseltici üretir. Bu Kristal osilatörde, LC rezonans devresi geri besleme döngüleri ile değiştirilir.

Armstrong Kristal Osilatör

Askeri ve Havacılıkta

Verimli iletişim sistemi için, Kristal Osilatörler askeri ve havacılıkta kullanılır. iletişim sistemi güdüm sistemlerinde seyrüsefer amacı ve elektronik harp kurmak ve bunun için

Araştırma ve Ölçmede

Kristal osilatörler, tıbbi cihazlarda ve ölçüm cihazlarında göksel seyrüsefer ve uzay izleme amacıyla araştırma ve ölçümde kullanılır.

Kristal Osilatörün Endüstriyel Uygulamaları

Kristal osilatörün birçok endüstriyel uygulaması vardır. Bilgisayarlarda, enstrümantasyonda, dijital sistemlerde, faz kilitli döngü sistemlerinde, modemlerde, denizcilikte, telekomünikasyonda, sensörlerde ve ayrıca disk sürücülerinde yaygın olarak kullanılırlar.

Kristal Osilatör ayrıca motor kontrolünde, saatte ve bilgisayar, stereo ve GPS sistemlerinde yol almak için kullanılır. Bu bir Otomotiv uygulamasıdır.

Kristal osilatörler birçok tüketim ürününde kullanılmaktadır. Örneğin kablolu televizyon sistemleri, video kameralar, kişisel bilgisayarlar, oyuncaklar ve video oyunları, cep telefonları, radyo sistemleri. Bu, Kristal Osilatörün Tüketici Uygulamasıdır.

“açık ve kapalı döngü sistem örnekleri ”

Bu tamamen ne ile ilgili Kristal Osilatör , çalışıyor ve Uygulamalar. Bu yazıda verilen bilgilerin, bu kavramı daha iyi anlamanız için size yardımcı olduğuna inanıyoruz. Ayrıca, bu makaleyle ilgili herhangi bir soru veya uygulama konusunda herhangi bir yardım elektrik ve elektronik projeleri aşağıdaki yorum bölümünde yorum yaparak bize ulaşabilirsiniz. İşte size bir soru: Kristal osilatörün temel işlevi nedir?

Fotoğrafa katkı verenler: