Cos'è un oscillatore di quarzo?
Un oscillatore di quarzo è un circuito elettronico che genera un segnale a una frequenza determinata da un cristallo di quarzo formato da silicio e ossigeno.La proprietà piezoelettrica del quarzo lo rende un ottimo risonatore da decine di kilohertz (KHz) a centinaia di megahertz (MHz).Un oscillatore di cristalli di quarzo è in genere progettato per funzionare solo a una singola frequenza precisa.Questi oscillatori vengono utilizzati per creare frequenze stabili nei telefoni cellulari, nei ricevitori del sistema di posizionamento globale (GPS) e nelle radio a due vie.Sono anche utilizzati per un cronometraggio preciso in orologi, computer e altre apparecchiature elettroniche.
Un cristallo di materiale piezoelettrico come il quarzo può cambiare leggermente la forma quando una tensione viene applicata a un elettrodo sul cristallo.Una volta rimossa quella tensione, il cristallo può tornare alla sua forma originale e generare una tensione così come lo sta facendo.Scoperta nel 1880 e chiamata piezoelettricità, questa proprietà è fondamentale per il funzionamento di un oscillatore.Esperimenti sono stati condotti con diversi materiali di cristallo nel tempo e il primo oscillatore di quarzo è stato assemblato alla fine degli anni '10.Dagli anni '20, gli oscillatori di cristalli di quarzo sono stati frequentemente utilizzati negli orologi e attrezzature radio commerciali, commerciali e militari.
Quando un oscillatore di quarzo viene inizialmente acceso, il circuito introduce un segnale di rumore casuale al cristallo.Parte di quel rumore sarà sempre alla frequenza risonante dei cristalli, che fa oscillare il cristallo.La tensione prodotta dal cristallo in quanto cambia forma viene amplificata dal circuito dell'oscillatore di quarzo e viene nuovamente immessa al risonatore di cristalli.Man mano che questo processo si ripete, i segnali all'interno della banda di frequenza limitata di cristalli diventeranno più forti mentre altre frequenze verranno filtrate.Una volta completato questo periodo di riscaldamento, l'oscillatore funzionerà proprio alla sua frequenza progettata.
La forma, le dimensioni e il taglio di un cristallo di quarzo determinano la velocità con cui si espande e si contrae.Un oscillatore di quarzo può funzionare a questo ritmo, chiamato la sua frequenza risonante.Può anche funzionare a una frequenza di sovratone, che è un multiplo della frequenza risonante.Mentre i cristalli di quarzo si verificano naturalmente nell'ambiente, un numero molto elevato viene prodotto per aumentare la resa e la fornitura di cristalli fisicamente utilizzabili.
La produzione di frequenza da parte di un oscillatore di quarzo può essere influenzata da una varietà di fattori esterni tra cui la temperatura e persinoAccelerazione improvvisa.Le radiazioni influenzerà anche la frequenza, sia da raggi cosmici in un veicolo spaziale, raggi X o un impulso di radiazioni ionizzanti.Alcuni di questi fattori possono essere compensati con circuiti extra che monitora le condizioni e regola di conseguenza l'uscita dell'oscillatore.Alcuni oscillatori di quarzo includono un forno controllato con precisione con il cristallo all'interno per compensare le variazioni di temperatura.I cristalli di quarzo possono anche essere spazzati o induriti dalle radiazioni cuocendoli in un'atmosfera specializzata e un campo elettrico.