Hva er en kvartsoscillator?

En kvartsoscillator er en elektronisk krets som genererer et signal med en frekvens bestemt av en kvartskrystall dannet fra silisium og oksygen.Den piezoelektriske egenskapen til kvarts gjør det til en veldig god resonator fra titalls kilohertz (kHz) til hundrevis av megahertz (MHz).En kvartskrystalloscillator er vanligvis designet for å fungere med en enkelt presis frekvens.Disse oscillatorene brukes til å lage stabile frekvenser i mobiltelefoner, globale posisjonssystem (GPS) mottakere og toveis radioer.De brukes også til presis tidtaking i klokker, datamaskiner og annet elektronisk utstyr.

Et krystall av piezoelektrisk materiale som kvarts kan endre form litt når en spenning påføres en elektrode på krystallen.Når den spenningen er fjernet, kan krystallen komme tilbake til sin opprinnelige form og generere en spenning når den gjør det.Denne egenskapen ble oppdaget i 1880 og kalt piezoelektrisitet, og er avgjørende for driften av en oscillator.Eksperimenter ble utført med forskjellige krystallmaterialer over tid, og den første kvartsoscillatoren ble samlet på slutten av 1910 -tallet.Siden 1920 -tallet har kvartskrystalloscillatorer ofte blitt brukt i klokker samt amatør, kommersielt og militært radioutstyr.

Når en kvartsoscillator først blir slått opp, introduserer kretsen et tilfeldig støysignal til krystallen.Noe av den støyen vil alltid være ved krystallens resonansfrekvens, noe som får krystallen til å svinge.Spenningen produsert av krystallen da den endrer form forsterkes av kvartsoscillatorkretsen og mates tilbake til krystallresonatoren.Når denne prosessen gjentar seg, vil signalene i Crystals Limited Frequency -båndet bli sterkere mens andre frekvenser vil bli filtrert ut.Når denne oppvarmingsperioden er fullført, vil oscillatoren operere nøyaktig med sin utformede frekvens.

Formen, størrelsen og kuttet på en kvartskrystall bestemme hvor raskt den utvides og kontrakter.En kvartsoscillator kan fungere med denne hastigheten, kalt resonansfrekvensen.Den kan også fungere med en overtonefrekvens, som er et multiplum av resonansfrekvensen.Mens kvartskrystaller forekommer naturlig i miljøet, produseres et veldig stort antall for å øke utbyttet og tilførselen av fysisk brukbare krystaller.

Frekvensutgangen med en kvartsoscillator kan påvirkes av en rekke eksterne faktorer inkludert temperatur og til og medplutselig akselerasjon.Stråling vil også påvirke frekvensen, enten det er fra kosmiske stråler i et romfartøy, røntgenstråler eller en puls av ioniserende stråling.Noen av disse faktorene kan kompenseres for med ekstra kretsløp som overvåker forholdene og justerer oscillatorutgangen deretter.Noen kvartsoscillatorer inkluderer en nøyaktig kontrollert ovn med krystallen inni for å kompensere for temperaturendringer.Kvartskrystaller kan også bli feid eller herdet mot stråling ved å bake dem i en spesialisert atmosfære og elektrisk felt.