Wat is een kwarts -oscillator?
Een kwarts -oscillator is een elektronisch circuit dat een signaal genereert met een frequentie bepaald door een kwartskristal gevormd uit silicium en zuurstof.De piëzo -elektrische eigenschap van kwarts maakt het een zeer goede resonator van tientallen Kilohertz (KHZ) tot honderden megahertz (MHz).Een kwartskristaloscillator is meestal ontworpen om slechts met één precieze frequentie te werken.Deze oscillatoren worden gebruikt om stabiele frequenties te creëren in mobiele telefoons, globaal positioneringssysteem (GPS) ontvangers en tweerichtingsradio's.Ze worden ook gebruikt voor precieze tijdwaarneming in horloges, computers en andere elektronische apparatuur.
Een kristal van piëzo -elektrisch materiaal zoals kwarts kan van vorm enigszins veranderen wanneer een spanning wordt aangebracht op een elektrode op het kristal.Zodra die spanning is verwijderd, kan het kristal terugkeren naar zijn oorspronkelijke vorm en een spanning genereren zoals het doet.Ontdekt in 1880 en piëzo -elektriciteit genoemd, deze eigenschap is van cruciaal belang voor de werking van een oscillator.Experimenten werden uitgevoerd met verschillende kristalmaterialen in de loop van de tijd en de eerste kwarts -oscillator werd in de late jaren 1910 geassembleerd.Sinds de jaren 1920 worden kwarts -kristaloscillatoren vaak gebruikt in klokken en amateur-, commerciële en militaire radio -apparatuur.
Wanneer een kwarts -oscillator voor het eerst wordt ingeschakeld, introduceert het circuit een willekeurig ruissignaal in het kristal.Een deel van die ruis zal altijd op de kristallen resonantiefrequentie zijn, waardoor het kristal oscilleert.De spanning geproduceerd door het kristal omdat het van vorm verandert, wordt versterkt door het kwarts -oscillatorcircuit en teruggevoerd naar de kristalresonator.Naarmate dit proces zich herhaalt, worden de signalen in de beperkte frequentieband van de kristallen sterker, terwijl andere frequenties worden uitgefilterd.Zodra deze opwarmperiode is voltooid, werkt de oscillator precies op zijn ontworpen frequentie.
De vorm, grootte en snit van een kwartskristal bepalen hoe snel het uitzet en contracteert.Een kwarts -oscillator kan in deze snelheid werken, de resonantiefrequentie genoemd.Het kan ook werken met een boventoonfrequentie, wat een veelvoud is van de resonantiefrequentie.Hoewel kwartskristallen op natuurlijke wijze in de omgeving optreden, worden een zeer groot aantal vervaardigd om de opbrengst en levering van fysiek bruikbare kristallen te verhogen.
De frequentie -uitgang door een kwarts -oscillator kan worden beïnvloed door een verscheidenheid aan externe factoren, waaronder temperatuur en zelfsplotselinge versnelling.Straling zal ook de frequentie beïnvloeden, of het nu afkomstig is van kosmische stralen in een ruimtevaartuig, röntgenfoto's of een puls van ioniserende straling.Sommige van deze factoren kunnen worden gecompenseerd met extra circuits die de omstandigheden bewaken en de oscillatoruitgang dienovereenkomstig aanpast.Sommige kwarts-oscillatoren bevatten een precies gecontroleerde oven met het kristal binnen om temperatuurveranderingen te compenseren.Quartz -kristallen kunnen ook worden geveegd of gehard tegen straling door ze te bakken in een gespecialiseerde atmosfeer en elektrisch veld.