Co to jest oscylator kwarcowy?

Oscylator kwarcu jest obwodem elektronicznym, który generuje sygnał o częstotliwości określonej przez kryształ kwarcowy utworzony z krzemu i tlenu.Piezoelektryczna właściwość kwarcu sprawia, że jest to bardzo dobry rezonator od dziesiątek Kiloherz (KHz) do setek megahertz (MHz).Oscylator kryształu kwarcowego jest zwykle zaprojektowany do działania tylko z jedną precyzyjną częstotliwością.Oscylatory te służą do tworzenia stabilnych częstotliwości w telefonach komórkowych, odbiornikach globalnego systemu pozycjonowania (GPS) i radiotelefonach dwukierunkowych.Są one również używane do precyzyjnego robienia czasu w zegarkach, komputerach i innych urządzeniach elektronicznych.

Kryształ materiału piezoelektrycznego, takiego jak kwarc, może nieznacznie zmienić kształt, gdy napięcie jest nakładane na elektrodę na krysztale.Po usunięciu tego napięcia kryształ może powrócić do swojego pierwotnego kształtu i generować napięcie, jakie to robi.Odkryta w 1880 r. I nazywana piezoelektrycznością, ta właściwość ma kluczowe znaczenie dla działania oscylatora.Eksperymenty przeprowadzono w czasie z różnymi materiałami kryształowymi, a pierwszego oscylatora kwarcowego zmontowano pod koniec lat 1910.Od lat dwudziestych XX wieku oscylatory kryształów kwarcowych były często używane w zegarach, a także w amatorskim, komercyjnym i wojskowym sprzęcie radiowym.

Gdy oscylator kwarcowy jest po raz pierwszy włączony, obwód wprowadza losowy sygnał szumu do kryształu.Część tego hałasu zawsze będzie na częstotliwości rezonansowej kryształów, co powoduje oscylowanie kryształu.Napięcie wytwarzane przez kryształ, gdy zmienia kształt, jest wzmacniane przez obwód oscylatora kwarcowego i zasilany z powrotem do rezonatora kryształowego.W miarę powtarzania tego procesu sygnały w pasmach częstotliwości ograniczonej kryształów staną się silniejsze, podczas gdy inne częstotliwości zostaną odfiltrowane.Po zakończeniu tego okresu rozgrzewki oscylator będzie działał dokładnie przy zaprojektowanej częstotliwości.

Kształt, rozmiar i cięcie kryształu kwarcowego określa, jak szybko się rozszerza i kurczy.Oscylator kwarcowy może działać w tej prędkości, zwany częstotliwością rezonansową.Może również działać z częstotliwością jamisty, która jest wielokrotnością częstotliwości rezonansowej.Podczas gdy kryształy kwarcowe występują naturalnie w środowisku, wytwarzana jest bardzo duża liczba w celu zwiększenia wydajności i podaży fizycznie użytecznych kryształów.

W wyjściu częstotliwości przez oscylator kwarcowy może wpływać różne czynniki zewnętrzne, w tym temperatura i nawetNagłe przyspieszenie.Promieniowanie wpłynie również na częstotliwość, niezależnie od tego, czy pochodzi z promieni kosmicznych w statku kosmicznym, promieniach rentgenowskich, czy impulsie promieniowania jonizującego.Niektóre z tych czynników można zrekompensować za pomocą dodatkowych obwodów, które monitorują warunki i odpowiednio dostosowuje wyjście oscylatora.Niektóre oscylatory kwarcowe zawierają precyzyjnie kontrolowany piekarnik z kryształem wewnątrz, aby zrekompensować zmiany temperatury.Kryształy kwarcowe można również zamiatać lub utwardzić promieniowanie, pieczesz je w specjalistycznej atmosferze i polu elektrycznym.