Quartz Oscillator คืออะไร?

A Quartz Oscillator เป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งสร้างสัญญาณที่ความถี่ที่กำหนดโดยผลึกควอตซ์ที่เกิดจากซิลิคอนและออกซิเจนคุณสมบัติ piezoelectric ของควอตซ์ทำให้มันเป็น resonator ที่ดีมากจากหลายสิบกิโลเฮิร์ตซ์ (kHz) ถึงหลายร้อย megahertz (MHz)โดยทั่วไปแล้ว oscillator คริสตัลควอตซ์ได้รับการออกแบบมาเพื่อทำงานที่ความถี่ที่แม่นยำเพียงครั้งเดียวเท่านั้นออสซิลเลเตอร์เหล่านี้ใช้เพื่อสร้างความถี่ที่เสถียรในโทรศัพท์มือถือตัวรับสัญญาณระบบตำแหน่งทั่วโลก (GPS) และวิทยุสองทางพวกเขายังใช้สำหรับการจับเวลาอย่างแม่นยำในนาฬิกาคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ

ผลึกของวัสดุ piezoelectric เช่นควอตซ์สามารถเปลี่ยนรูปร่างได้เล็กน้อยเมื่อแรงดันไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับอิเล็กโทรดบนคริสตัลเมื่อแรงดันไฟฟ้าถูกลบออกคริสตัลสามารถกลับสู่รูปร่างดั้งเดิมและสร้างแรงดันไฟฟ้าตามที่กำลังทำอยู่ค้นพบในปี 1880 และเรียกว่า piezoelectricity คุณสมบัตินี้มีความสำคัญต่อการทำงานของออสซิลเลเตอร์การทดลองได้ดำเนินการกับวัสดุคริสตัลที่แตกต่างกันเมื่อเวลาผ่านไปและ oscillator ควอตซ์แรกถูกรวมเข้าด้วยกันในช่วงปลายทศวรรษ 1910ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1920 oscillators ผลึกควอทซ์มักถูกใช้ในนาฬิกาเช่นเดียวกับอุปกรณ์วิทยุมือสมัครเล่นและวิทยุ

เมื่อ oscillator ควอตซ์ถูกขับขึ้นแรกวงจรจะแนะนำสัญญาณเสียงรบกวนแบบสุ่มไปยังคริสตัลเสียงบางส่วนนั้นจะอยู่ที่ความถี่ของคริสตัลเรโซแนนท์ซึ่งทำให้คริสตัลสั่นแรงดันไฟฟ้าที่เกิดจากคริสตัลเนื่องจากมันเปลี่ยนรูปร่างจะถูกขยายโดยวงจร oscillator ควอตซ์และป้อนกลับไปยังคริสตัลเรโซเนเตอร์เมื่อกระบวนการนี้ทำซ้ำสัญญาณภายในวงดนตรีความถี่ที่ จำกัด ของคริสตัลจะแข็งแกร่งขึ้นในขณะที่ความถี่อื่น ๆ จะถูกกรองออกเมื่อช่วงเวลาการอุ่นเครื่องนี้เสร็จสมบูรณ์ออสซิลเลเตอร์จะทำงานได้อย่างแม่นยำด้วยความถี่ที่ออกแบบมา

รูปร่างขนาดและการตัดของผลึกควอตซ์จะกำหนดว่ามันขยายตัวและสัญญาเร็วแค่ไหนoscillator ควอตซ์สามารถทำงานได้ในอัตรานี้เรียกว่าความถี่เรโซแนนท์นอกจากนี้ยังสามารถทำงานได้ที่ความถี่สูงเกินไปซึ่งเป็นความถี่เรโซแนนท์หลายตัวในขณะที่ผลึกควอตซ์เกิดขึ้นตามธรรมชาติในสภาพแวดล้อมมีการผลิตจำนวนมากเพื่อเพิ่มผลผลิตและอุปทานของผลึกที่ใช้งานได้ทางร่างกาย

เอาต์พุตความถี่โดย oscillator ควอตซ์อาจได้รับผลกระทบจากปัจจัยภายนอกที่หลากหลายรวมถึงอุณหภูมิและแม้กระทั่งการเร่งความเร็วอย่างกะทันหันการแผ่รังสีจะส่งผลกระทบต่อความถี่ไม่ว่าจะมาจากรังสีคอสมิคในยานอวกาศรังสีเอกซ์หรือชีพจรของรังสีไอออไนซ์ปัจจัยบางอย่างเหล่านี้สามารถชดเชยได้ด้วยวงจรพิเศษซึ่งตรวจสอบเงื่อนไขและปรับเอาท์พุทออสซิลเลเตอร์ตามออสซิลเลเตอร์ควอตซ์บางตัวรวมถึงเตาอบที่ควบคุมอย่างแม่นยำพร้อมคริสตัลภายในเพื่อชดเชยการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิผลึกควอตซ์ยังสามารถกวาดหรือแข็งตัวจากการแผ่รังสีโดยการอบในบรรยากาศเฉพาะและสนามไฟฟ้า