คริสตัลควอตซ์ทำงานอย่างไร


19

คุณช่วยอธิบายวิธีการทำงานของผลึกควอทซ์หรืออาจจะมีแผนผังอย่างง่าย ๆ พร้อมกับสิ่งจำเป็น ฉันรู้ว่ามันทำตัวเหมือนโคลงที่เป็นออสซิลเลเตอร์ แต่ไม่มีอะไรมากไปกว่านั้น

คำตอบ:


28

ควอตซ์เป็นวัสดุแบบเพียโซอิเล็กทริกซึ่งหมายความว่าหากคุณเปลี่ยนรูปแบบกลไกโดยอัตโนมัติมันจะพัฒนาประจุบนพื้นผิว ในทำนองเดียวกันถ้าคุณวางประจุบนพื้นผิวมันจะก่อให้เกิดความเครียดเชิงกลในคริสตัล วิธีที่ผลึกคริสตัลมีประโยชน์ต่อวงจรก็คือกลไกที่คริสตัลทำหน้าที่คล้ายกับส้อมเสียงโดยมีความถี่เรโซแนนซ์ตามธรรมชาติและสมบัติของเพียโซอิเล็กทริกช่วยให้สามารถเชื่อมต่อเข้ากับวงจรอิเล็กทรอนิกส์ เนื่องจากความถี่เรโซแนนท์ถูกกำหนดโดยขนาดและรูปร่างของผลึกเป็นหลักคุณจะได้รับการอ้างอิงความถี่ที่ไวต่ออุณหภูมิน้อยกว่าที่คุณจะใช้เพียงวงจร LC เท่านั้น


6
พวกเขายังมีขนาดมหึมา Q.
Kortuk

20

มีสองคำตอบที่ยอดเยี่ยมอยู่แล้วดังนั้นฉันแค่พยายามที่จะให้คำอธิบายที่แตกต่างในสิ่งเดียวกัน

พื้นหลัง

ดังนั้นในPierce oscillatorคุณมีระบบดิจิตอลที่เชื่อมต่อกับ crystal oscillator

ตอนนี้คุณคงได้เห็นแล้วว่าประตูลอจิกเปลี่ยนสถานะอย่างไรโดยมีเวลาเพิ่มขึ้นที่ระบุ หากคุณใช้เวลาในการเรียนรู้เกี่ยวกับความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าหรือเพียงแค่การออกแบบดิจิตอลความเร็วสูง (หนังสือที่ดีที่สุดที่มีอยู่โดย Johnson ) คุณจะได้เรียนรู้ว่าสิ่งนี้สามารถมองได้ว่าเป็นความถี่ที่หลากหลาย

คริสตัลทำอะไร

มีสองวิธีในการดูสิ่งที่คริสตัลทำจากโดเมนความถี่และจากโดเมนเวลา ฉันจะเริ่มต้นด้วยโดเมนความถี่เนื่องจากการตั้งค่าส่วนตัว ฉันผลักวิศวกรไฟฟ้าทุกคนที่ฉันทำงานด้วยให้อยู่บ้านด้วยโดเมนความถี่ ปัญหามากมายกลายเป็นเรื่องง่ายที่นี่และการตอบสนองที่ซับซ้อนมีความหมาย

โดเมนความถี่

จากมุมมองของโดเมนความถี่คริสตัลเป็นตัวกรองที่มีความถี่เฉพาะมากพร้อมปัจจัย Q (คุณภาพ) ที่สูงมาก ซึ่งหมายความว่าความถี่เหล่านั้นทั้งหมดที่คุณสร้างขึ้นคุณอนุญาตเฉพาะความถี่ที่คริสตัลอนุญาตเท่านั้น

โดเมนเวลา

อีกวิธีคือคิดถึงประตูที่ผูกติดอยู่กับตัวเอง หากไม่มีสิ่งใดในนั้นก็จะสร้างคลื่นสี่เหลี่ยมที่มีความถี่เท่ากับความล่าช้า แต่ความถี่นี้ไม่น่าเชื่อถืออย่างยิ่งและจะแตกต่างกันไปตามพารามิเตอร์การผลิตจำนวนมาก นี่คือที่ที่คริสตัลมีผลกระทบต่อมัน หากคริสตัลมีขอบที่เพิ่มขึ้นวางอยู่มันจะ "ส่งผ่าน" สัญญาณที่ความถี่ที่เลือกไว้เท่านั้น ทันใดนั้นคลื่นสี่เหลี่ยม 100MHz กลายเป็นคลื่นบาป 20MHz เนื่องจากคริสตัล

คิดเพิ่มเติมเล็กน้อย

สงสัยว่าทำไมออสซิลเลเตอร์ดึงกระแสมาก คุณกำลังชาร์จและปล่อยประจุในวงจรออสซิลเลเตอร์ 20 ล้านครั้งต่อวินาที นอกจากนี้สำหรับวงจรนาฬิกาทั้งหมดทรานซิสเตอร์จำนวนมากในวงจรของคุณทำเช่นเดียวกัน ถ้าคุณไม่ต้องการความเร็วตัว 32KHz oscillator มีค่าใช้จ่ายน้อยมากในการจ่ายไฟให้กับไมโครคอนโทรลเลอร์

แจ้งให้เราทราบหากฉันสามารถชัดเจนมากขึ้น


16

จากวิกิพีเดีย :

คริสตัลออสซิลเลเตอร์มีแผ่นนำไฟฟ้าสองแผ่นโดยมีส่วนแบ่งหรือส้อมเสียงของคริสตัลควอตซ์คั่นระหว่างพวกเขา ในระหว่างการเริ่มต้นวงจรรอบ ๆ คริสตัลจะใช้สัญญาณเสียง AC แบบสุ่มและโดยบังเอิญเพียงเล็กน้อยเศษของเสียงจะอยู่ที่ความถี่เรโซแนนท์ของคริสตัล คริสตัลจะเริ่มสั่นในเวลาเดียวกันกับสัญญาณนั้น เมื่อออสซิลเลเตอร์ขยายสัญญาณที่ออกมาจากคริสตัลสัญญาณในย่านความถี่ของคริสตัลจะแข็งแกร่งขึ้นจนในที่สุดจะมีอำนาจเหนือเอาท์พุทของออสซิลเลเตอร์ แถบเรโซแนนซ์แคบของคริสตัลควอตซ์จะกรองความถี่ที่ไม่ต้องการออกทั้งหมด


3
-1 สำหรับเพียงคัดลอก WP
Federico Russo

16
+1 สำหรับการใช้ Wikipedia เป็นแหล่งข้อมูลและแสดงให้ผู้ใช้เห็นว่าการค้นหา Wikipedia สำหรับคำตอบนั้นเป็นความคิดที่ดี
รัสเซลแม็คมาฮอน

3
บางคนประสบปัญหาในการเขียนย่อหน้านั้นและเผยแพร่บนวิกิพีเดียภายใต้ใบอนุญาตฟรีดังนั้นจึงไม่มีใครอยากทำงานเขียนอีกเลย นั่นเป็นเหตุผลที่ใบอนุญาตฟรีอยู่ เพื่อให้ผู้อื่นไม่ต้องเสียเวลาในการถอดความเนื้อหาที่มีลิขสิทธิ์และเพียงแค่คัดลอกมันและไปยังสิ่งที่มีประสิทธิผล
endolith

@RussellMcMahon: เมื่อฉันถามคำถามนี้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อยู่ในช่วงเบต้า เป็นความคิดที่ดีที่จะปล่อยให้คำถามประเภทนี้เกิดขึ้นเพราะคุณจะได้รับคำตอบที่มีความเกี่ยวข้องมากกว่า (เมื่อพิจารณาจาก SE) และเนื่องจากมันทำให้มีการรับส่งข้อมูลมากขึ้นในเว็บไซต์ในระหว่างการเริ่มต้น
Stefano Borini

@StefanoBorini - ฉันไม่ได้ตั้งใจจะบ่นเกี่ยวกับคำถามของคุณ แต่ฉันตอบสนองต่อ -1 ที่ให้กับคำตอบที่เกี่ยวข้องโดยให้ +1 สำหรับการทำสิ่งที่ผู้มีสิทธิเลือกตั้งคนอื่นไม่อนุมัติ - เนื่องจากฉันคิดว่าการวางเนื้อหา Wikipedia มีค่า
รัสเซลแม็คมาฮอน

1

ฉันต้องการพูดถึงคุณสมบัติเพิ่มเติม - ค่อนข้างสำคัญ -:

  • ควอตซ์สามารถใช้งานแบบอนุกรมรวมถึงการทำงานของเรโซแนนซ์แบบขนาน (อย่างไรก็ตามความถี่เรโซแนนท์ทั้งคู่ค่อนข้างใกล้กัน)

  • ในบางโปรแกรม (โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับ oscillators ทรานซิสเตอร์ที่ใช้เช่นชนิดเพียร์ซ) ควอทซ์ถูกนำมาใช้ไม่เป็นวงจรเรโซแนน แต่เป็นที่มีคุณภาพสูงเหนี่ยวนำ

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.