Dao động thạch anh là gì?

Một bộ tạo dao động thạch anh là một mạch điện tử tạo ra tín hiệu ở tần số được xác định bởi một tinh thể thạch anh được hình thành từ silicon và oxy.Thuộc tính áp điện của thạch anh làm cho nó trở thành một bộ cộng hưởng rất tốt từ hàng chục kilohertz (kHz) đến hàng trăm megahertz (MHz).Một bộ tạo dao động tinh thể thạch anh thường được thiết kế để hoạt động ở một tần số chính xác duy nhất.Các bộ dao động này được sử dụng để tạo ra tần số ổn định trong điện thoại di động, máy thu định vị toàn cầu (GPS) và radio hai chiều.Chúng cũng được sử dụng để chấm công chính xác trong đồng hồ, máy tính và các thiết bị điện tử khác. Một tinh thể vật liệu áp điện như thạch anh có thể thay đổi hình dạng một chút khi một điện áp được áp dụng cho điện cực trên tinh thể.Khi điện áp đó được loại bỏ, tinh thể có thể trở về hình dạng ban đầu của nó và tạo ra một điện áp như nó đang làm như vậy.Được phát hiện vào năm 1880 và được gọi là áp điện, thuộc tính này rất quan trọng đối với hoạt động của bộ tạo dao động.Các thí nghiệm được thực hiện với các vật liệu tinh thể khác nhau theo thời gian và bộ tạo dao động thạch anh đầu tiên được lắp ráp vào cuối những năm 1910.Kể từ những năm 1920, các bộ dao động tinh thể thạch anh thường được sử dụng trong đồng hồ cũng như thiết bị phát thanh nghiệp dư, thương mại và quân sự.

Khi một bộ tạo dao động thạch anh được cung cấp năng lượng đầu tiên, mạch giới thiệu tín hiệu nhiễu ngẫu nhiên cho tinh thể.Một số nhiễu đó sẽ luôn ở tần số cộng hưởng tinh thể, khiến tinh thể dao động.Điện áp được tạo ra bởi tinh thể khi nó thay đổi hình dạng được khuếch đại bởi mạch dao động thạch anh và được đưa trở lại bộ cộng hưởng tinh thể.Khi quá trình này lặp lại, các tín hiệu trong dải tần số giới hạn tinh thể sẽ trở nên mạnh hơn trong khi các tần số khác sẽ được lọc ra.Khi thời gian khởi động này hoàn tất, bộ tạo dao động sẽ hoạt động chính xác ở tần số được thiết kế.Một bộ tạo dao động thạch anh có thể hoạt động với tốc độ này, được gọi là tần số cộng hưởng của nó.Nó cũng có thể hoạt động ở tần số âm lượng, là bội số của tần số cộng hưởng.Trong khi các tinh thể thạch anh xảy ra một cách tự nhiên trong môi trường, một số lượng rất lớn được sản xuất để tăng năng suất và nguồn cung của các tinh thể có thể sử dụng vật lý.gia tốc đột ngột.Bức xạ cũng sẽ ảnh hưởng đến tần số, cho dù đó là từ các tia vũ trụ trong tàu vũ trụ, tia X hay xung của bức xạ ion hóa.Một số yếu tố này có thể được bù cho các mạch phụ, theo dõi các điều kiện và điều chỉnh đầu ra dao động cho phù hợp.Một số bộ tạo dao động thạch anh bao gồm lò nướng được kiểm soát chính xác với tinh thể bên trong để bù cho sự thay đổi nhiệt độ.Các tinh thể thạch anh cũng có thể được quét hoặc cứng chống lại bức xạ bằng cách nướng chúng trong một bầu khí quyển và điện trường chuyên dụng.