Qu'est-ce qu'un oscillateur en quartz?
Un oscillateur en quartz est un circuit électronique qui génère un signal à une fréquence déterminée par un cristal de quartz formé à partir du silicium et de l'oxygène.La propriété piézoélectrique du quartz en fait un très bon résonateur de dizaines de kilohertz (khz) à des centaines de mégahertz (MHz).Un oscillateur en cristal de quartz est généralement conçu pour fonctionner à une seule fréquence précise.Ces oscillateurs sont utilisés pour créer des fréquences stables dans les téléphones cellulaires, les récepteurs du système de positionnement global (GPS) et les radios bidirectionnelles.Ils sont également utilisés pour un chronomètre précis dans les montres, les ordinateurs et autres équipements électroniques.
Un cristal de matériau piézoélectrique tel que le quartz peut changer légèrement la forme lorsqu'une tension est appliquée à une électrode sur le cristal.Une fois cette tension supprimée, le cristal peut revenir à sa forme d'origine et générer une tension telle qu'elle le fait.Découverte en 1880 et appelée piézoélectricité, cette propriété est essentielle au fonctionnement d'un oscillateur.Des expériences ont été réalisées avec différents matériaux en cristal au fil du temps et le premier oscillateur de quartz a été assemblé à la fin des années 1910.Depuis les années 1920, les oscillateurs en cristal de quartz ont été fréquemment utilisés dans les horloges ainsi que dans des équipements radio amateurs, commerciaux et militaires.
Lorsqu'un oscillateur à quartz est d'abord alimenté, le circuit introduit un signal de bruit aléatoire au cristal.Une partie de ce bruit sera toujours à la fréquence de résonance des cristaux, ce qui fait osciller le cristal.La tension produite par le cristal au fur et à mesure qu'il change de forme est amplifiée par le circuit d'oscillateur de quartz et remontée au résonateur de cristal.Comme ce processus se répète, les signaux dans la bande de fréquence limitée des cristaux deviendront plus forts tandis que d'autres fréquences seront filtrées.Une fois cette période d'échauffement terminée, l'oscillateur fonctionnera précisément à sa fréquence conçue.
La forme, la taille et la coupe d'un cristal de quartz déterminent la rapidité avec laquelle il se développe et les contrats.Un oscillateur en quartz peut fonctionner à ce rythme, appelé sa fréquence de résonance.Il peut également fonctionner à une fréquence de compromis, qui est un multiple de la fréquence de résonance.Alors que les cristaux de quartz se produisent naturellement dans l'environnement, un très grand nombre sont fabriqués afin d'augmenter le rendement et l'alimentation de cristaux physiquement utilisables.
La sortie de fréquence par un oscillateur en quartz peut être affectée par une variété de facteurs externes, y compris la température et mêmeaccélération soudaine.Le rayonnement affectera également la fréquence, qu'il s'agisse de rayons cosmiques dans un vaisseau spatial, des rayons X ou une impulsion de rayonnement ionisant.Certains de ces facteurs peuvent être compensés avec des circuits supplémentaires qui surveillent les conditions et ajustent la sortie de l'oscillateur en conséquence.Certains oscillateurs de quartz comprennent un four avec précision avec le cristal à l'intérieur pour compenser les changements de température.Les cristaux de quartz peuvent également être balayés ou durcis contre le rayonnement en les cuireant dans une atmosphère spécialisée et un champ électrique.