Prinsip Kerja Pengayun Cystal

Ringkasan pengayun kristal

Pengayun kristal merujuk kepada potongan wafer daripada kristal kuarza mengikut Sudut azimut tertentu, resonator kristal kuarza, dirujuk sebagai kristal kuarza atau pengayun kristal;Unsur kristal dengan IC ditambah di dalam pakej dipanggil pengayun kristal.Produknya biasanya dibungkus dalam bekas logam, tetapi juga dalam bekas kaca, seramik atau plastik.

Prinsip kerja pengayun kristal

Pengayun kristal kuarza ialah peranti resonan yang diperbuat daripada kesan piezoelektrik kristal kuarza.Komposisi asasnya adalah kira-kira seperti berikut: Daripada kristal kuarza mengikut kepingan azimut tertentu, disalut dengan lapisan perak pada dua permukaan yang sepadan sebagai elektrod, dikimpal wayar plumbum pada setiap elektrod disambungkan ke pin, ditambah dengan cangkerang pakej yang dibentuk resonator kristal kuarza, dirujuk sebagai kristal kuarza atau kristal, getaran kristal.Produknya biasanya dibungkus dalam bekas logam, tetapi juga dalam bekas kaca, seramik atau plastik.

Jika medan elektrik digunakan pada dua elektrod kristal kuarza, cip berubah bentuk secara mekanikal.Sebaliknya, jika tekanan mekanikal dikenakan pada kedua-dua belah cip, medan elektrik akan dijana mengikut arah cip yang sepadan.Fenomena fizikal ini dipanggil kesan piezoelektrik.Jika voltan berselang-seli digunakan pada dua kutub cip, cip akan menghasilkan getaran mekanikal, yang seterusnya akan menghasilkan medan elektrik berselang-seli.

Secara amnya, amplitud getaran mekanikal cip dan amplitud medan elektrik berselang-seli adalah sangat kecil, tetapi apabila frekuensi voltan ulang-alik yang digunakan adalah nilai tertentu, amplitud meningkat dengan ketara, jauh lebih besar daripada frekuensi lain. , fenomena ini dipanggil resonans piezoelektrik, yang hampir sama dengan resonans litar LC.Kekerapan resonansnya berkaitan dengan mod pemotongan, geometri dan saiz cip.

Apabila kristal tidak bergetar, ia boleh dianggap sebagai kapasitor rata yang dipanggil kemuatan elektrostatik C, dan saiznya berkaitan dengan saiz geometri cip dan kawasan elektrod, secara amnya kira-kira beberapa kaedah kulit hingga berpuluh-puluh kaedah kulit. .Apabila kristal berayun, inersia getaran mekanikal adalah bersamaan dengan kearuhan L. Secara amnya, nilai L berjulat dari puluhan hingga ratusan darjah.Keanjalan cip boleh bersamaan dengan kapasiti C, yang sangat kecil, biasanya hanya 0.0002 ~ 0.1 picograms.Kerugian yang disebabkan oleh geseran semasa getaran wafer adalah bersamaan dengan R, yang mempunyai nilai kira-kira 100 ohm.Kerana induktansi setara cip adalah sangat besar, dan C adalah sangat kecil, R juga kecil, jadi faktor kualiti Q litar adalah sangat besar, sehingga 1000 ~ 10000. Di samping itu, frekuensi resonan cip itu sendiri pada asasnya hanya berkaitan dengan mod pemotongan, geometri dan saiz cip, dan boleh dilakukan dengan tepat, jadi litar pengayun yang terdiri daripada resonator kuarza boleh memperoleh kestabilan frekuensi tinggi.

Komputer mempunyai litar pemasaan, dan walaupun istilah "jam" biasanya digunakan untuk merujuk kepada peranti ini, ia sebenarnya bukan jam dalam erti kata biasa.Mereka mungkin lebih baik dipanggil pemasa.Pemasa komputer biasanya adalah kristal kuarza yang dimesin dengan tepat yang berayun dalam had ketegangannya pada frekuensi yang bergantung pada bagaimana kristal itu sendiri dipotong dan berapa banyak ketegangan yang dikenakan.Terdapat dua daftar yang dikaitkan dengan setiap kristal kuarza, pembilang dan daftar pegangan.Setiap ayunan hablur kuarza mengurangkan pembilang sebanyak satu.Apabila pembilang berkurangan kepada 0, gangguan dijana dan pembilang memuatkan semula nilai awal daripada daftar penahanan.Pendekatan ini memungkinkan untuk memprogram pemasa untuk menjana 60 sampukan sesaat (atau pada sebarang frekuensi lain yang dikehendaki).Setiap gangguan dipanggil tanda jam.

Dalam istilah elektrik, pengayun kristal boleh bersamaan dengan rangkaian dua terminal kapasitor dan perintang secara selari dan kapasitor secara bersiri.Dalam kejuruteraan elektrik, rangkaian ini mempunyai dua titik resonans, yang dibahagikan kepada frekuensi tinggi dan rendah.Frekuensi yang lebih rendah ialah resonans siri, dan frekuensi yang lebih tinggi ialah resonans selari.Oleh kerana ciri-ciri kristal itu sendiri, jarak antara dua frekuensi agak dekat.Dalam julat frekuensi yang sangat sempit ini, pengayun kristal adalah bersamaan dengan induktor, jadi selagi dua hujung pengayun kristal disambung secara selari dengan kapasitor yang sesuai, ia akan membentuk litar resonans selari.Litar resonans selari ini boleh ditambah kepada litar suap balik negatif untuk membentuk litar ayunan sinusoidal.Oleh kerana julat frekuensi pengayun kristal bersamaan dengan induktansi adalah sangat sempit, frekuensi pengayun ini tidak akan banyak berubah walaupun parameter komponen lain sangat berbeza.

Pengayun kristal mempunyai parameter penting, iaitu nilai kapasitansi beban, pilih kapasitans selari yang sama dengan nilai kapasitans beban, boleh mendapatkan frekuensi resonans nominal pengayun kristal.Litar ayunan hablur getaran am berada di hujung bertentangan penguat penyongsangan yang disambungkan kepada kristal mempunyai dua kapasitansi menerima hujung kristal, masing-masing setiap kemuatan di sisi lain penerima, kapasiti dua kapasitor dalam nilai siri harus sama. kepada kapasitansi beban, sila beri perhatian kepada pin IC am mempunyai kemuatan input yang setara, ini tidak boleh diabaikan.Secara amnya, kapasitansi beban pengayun kristal ialah 15 atau 12.5 kulit.Jika kemuatan input bersamaan pin komponen dipertimbangkan, litar ayunan pengayun kristal yang terdiri daripada dua 22 kapasitor kulit adalah pilihan yang lebih baik.