ຫຼັກການການເຮັດວຽກຂອງ Cystal Oscillator

ສະຫຼຸບສັງລວມຂອງ crystal oscillator

Crystal oscillator ຫມາຍເຖິງ wafer ຕັດຈາກໄປເຊຍກັນ quartz ຕາມມຸມ azimuth ທີ່ແນ່ນອນ, quartz crystal resonator, ເອີ້ນວ່າ quartz ໄປເຊຍກັນຫຼື oscillator ໄປເຊຍກັນ;ອົງປະກອບຂອງຜລຶກທີ່ມີ IC ເພີ່ມພາຍໃນຊຸດແມ່ນເອີ້ນວ່າ crystal oscillator.ຜະລິດຕະພັນຂອງມັນຖືກຫຸ້ມຫໍ່ໂດຍທົ່ວໄປໃນກໍລະນີໂລຫະ, ແຕ່ຍັງຢູ່ໃນກໍລະນີແກ້ວ, ເຊລາມິກຫຼືພາດສະຕິກ.

ຫຼັກການເຮັດວຽກຂອງ crystal oscillator

oscillator ໄປເຊຍກັນ quartz ແມ່ນອຸປະກອນ resonant ທີ່ເຮັດຈາກຜົນກະທົບ piezoelectric ຂອງໄປເຊຍກັນ quartz.ອົງປະກອບພື້ນຖານຂອງມັນແມ່ນປະມານດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້: ຈາກໄປເຊຍກັນ quartz ຕາມບາງໆ azimuth, ເຄືອບດ້ວຍຊັ້ນເງິນໃນສອງດ້ານທີ່ສອດຄ້ອງກັນເປັນ electrodes, ເຊື່ອມສາຍນໍາໃນແຕ່ລະ electrode ແມ່ນເຊື່ອມຕໍ່ກັບ pin, ບວກໃສ່ກັບແກະຫຸ້ມຫໍ່ປະກອບ. resonator ໄປເຊຍກັນ quartz, ເອີ້ນວ່າ quartz ໄປເຊຍກັນຫຼືໄປເຊຍກັນ, ການສັ່ນສະເທືອນໄປເຊຍກັນ.ຜະລິດຕະພັນຂອງມັນຖືກຫຸ້ມຫໍ່ໂດຍທົ່ວໄປໃນກໍລະນີໂລຫະ, ແຕ່ຍັງຢູ່ໃນກໍລະນີແກ້ວ, ເຊລາມິກຫຼືພາດສະຕິກ.

ຖ້າພາກສະຫນາມໄຟຟ້າຖືກນໍາໃຊ້ກັບສອງ electrodes ຂອງໄປເຊຍກັນ quartz, chip deforms ກົນຈັກ.ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ຖ້າຄວາມກົດດັນກົນຈັກຖືກ ນຳ ໃຊ້ຢູ່ທັງສອງດ້ານຂອງຊິບ, ພາກສະຫນາມໄຟຟ້າຈະຖືກຜະລິດໃນທິດທາງທີ່ສອດຄ້ອງກັນຂອງຊິບ.ປະກົດການທາງດ້ານຮ່າງກາຍນີ້ເອີ້ນວ່າຜົນກະທົບ piezoelectric.ຖ້າແຮງດັນສະລັບຖືກນໍາໄປໃຊ້ກັບສອງຂົ້ວຂອງຊິບ, ຊິບຈະເຮັດໃຫ້ເກີດການສັ່ນສະເທືອນກົນຈັກ, ເຊິ່ງໃນນັ້ນຈະສ້າງສະຫນາມໄຟຟ້າສະຫຼັບ.

ໂດຍທົ່ວໄປ, ຄວາມກວ້າງຂອງການສັ່ນສະເທືອນກົນຈັກຂອງຊິບແລະຄວາມກວ້າງຂອງພາກສະຫນາມໄຟຟ້າສະຫຼັບແມ່ນນ້ອຍຫຼາຍ, ແຕ່ເມື່ອຄວາມຖີ່ຂອງແຮງດັນໄຟຟ້າສະຫຼັບທີ່ໃຊ້ເປັນຄ່າສະເພາະ, ຄວາມກວ້າງຂອງກາງເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ຂະຫນາດໃຫຍ່ກວ່າຄວາມຖີ່ອື່ນໆ. , ປະກົດການນີ້ເອີ້ນວ່າ resonance piezoelectric, ເຊິ່ງຄ້າຍຄືກັນກັບ resonance ຂອງວົງຈອນ LC.ຄວາມຖີ່ resonant ຂອງມັນແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງກັບຮູບແບບການຕັດ, ເລຂາຄະນິດແລະຂະຫນາດຂອງ chip ໄດ້.

ໃນເວລາທີ່ໄປເຊຍກັນບໍ່ສັ່ນສະເທືອນ, ມັນສາມາດຖືວ່າເປັນຕົວເກັບປະຈຸແປທີ່ເອີ້ນວ່າ capacitance electrostatic C, ແລະຂະຫນາດຂອງມັນແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງກັບຂະຫນາດ geometric ຂອງ chip ແລະພື້ນທີ່ຂອງ electrode, ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວກ່ຽວກັບວິທີການຜິວຫນັງບໍ່ຫຼາຍປານໃດກັບຫຼາຍສິບວິທີການຜິວຫນັງ. .ເມື່ອ crystal oscillates, inertia ຂອງການສັ່ນສະເທືອນກົນຈັກແມ່ນທຽບເທົ່າກັບ inductance L. ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວ, ຄ່າ L ມີຕັ້ງແຕ່ສິບຫາຮ້ອຍອົງສາ.elasticity ຂອງ chip ສາມາດທຽບເທົ່າກັບ capacitance C, ທີ່ມີຂະຫນາດນ້ອຍຫຼາຍ, ປົກກະຕິແລ້ວພຽງແຕ່ 0.0002 ~ 0.1 picograms.ການສູນເສຍທີ່ເກີດຈາກ friction ໃນລະຫວ່າງການສັ່ນສະເທືອນ wafer ແມ່ນເທົ່າກັບ R, ເຊິ່ງມີມູນຄ່າປະມານ 100 ohms.ເນື່ອງຈາກວ່າ inductance ທຽບເທົ່າຂອງ chip ແມ່ນຂະຫນາດໃຫຍ່ຫຼາຍ, ແລະ C ມີຂະຫນາດນ້ອຍຫຼາຍ, R ຍັງມີຂະຫນາດນ້ອຍ, ດັ່ງນັ້ນປັດໄຈຄຸນນະພາບ Q ຂອງວົງຈອນແມ່ນຂະຫນາດໃຫຍ່ຫຼາຍ, ເຖິງ 1000 ~ 10000. ນອກຈາກນັ້ນ, ຄວາມຖີ່ resonant ຂອງ chip ຕົວຂອງມັນເອງ. ໂດຍພື້ນຖານແລ້ວພຽງແຕ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບຮູບແບບການຕັດ, ເລຂາຄະນິດແລະຂະຫນາດຂອງຊິບ, ແລະສາມາດເຮັດໄດ້ຢ່າງແນ່ນອນ, ດັ່ງນັ້ນວົງຈອນ oscillator ທີ່ປະກອບດ້ວຍ resonators quartz ສາມາດໄດ້ຮັບຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງຄວາມຖີ່ສູງ.

ຄອມພິວເຕີມີວົງຈອນກໍານົດເວລາ, ແລະເຖິງແມ່ນວ່າຄໍາວ່າ "ໂມງ" ຖືກນໍາໃຊ້ໂດຍທົ່ວໄປເພື່ອຫມາຍເຖິງອຸປະກອນເຫຼົ່ານີ້, ຕົວຈິງແລ້ວພວກມັນບໍ່ແມ່ນໂມງໃນຄວາມຫມາຍປົກກະຕິ.ພວກມັນອາດຈະເອີ້ນວ່າໂມງຈັບເວລາດີກວ່າ.ເຄື່ອງຈັບເວລາຂອງຄອມພິວເຕີແມ່ນປົກກະຕິແລ້ວເປັນໄປເຊຍກັນ quartz ເຄື່ອງຈັກທີ່ຊັດເຈນທີ່ oscillates ພາຍໃນຂອບເຂດຄວາມເຄັ່ງຕຶງຂອງມັນຢູ່ໃນຄວາມຖີ່ທີ່ຂຶ້ນກັບວິທີການຕັດໄປເຊຍກັນເອງແລະຄວາມເຄັ່ງຕຶງຫຼາຍປານໃດ.ມີສອງທະບຽນທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບແຕ່ລະ quartz ໄປເຊຍກັນ, ເຄົາເຕີແລະທະບຽນຖື.ແຕ່ລະ oscillation ຂອງໄປເຊຍກັນ quartz ຫຼຸດລົງ counter ຫນຶ່ງ.ເມື່ອເຄື່ອງນັບຖອຍຫຼັງຫຼຸດລົງເປັນ 0, ການຂັດຂວາງຈະຖືກສ້າງຂຶ້ນ ແລະເຄື່ອງນັບຖອຍຫຼັງຈະໂຫຼດມູນຄ່າເບື້ອງຕົ້ນຄືນໃໝ່ຈາກທະບຽນຖື.ວິທີການນີ້ເຮັດໃຫ້ມັນເປັນໄປໄດ້ທີ່ຈະດໍາເນີນໂຄງການ timer ເພື່ອສ້າງ 60 interrupts ຕໍ່ວິນາທີ (ຫຼືຢູ່ໃນຄວາມຖີ່ທີ່ຕ້ອງການອື່ນໆ).ການຂັດຂວາງແຕ່ລະອັນເອີ້ນວ່າຫມາຍຕິກໂມງ.

ໃນເງື່ອນໄຂທາງໄຟຟ້າ, crystal oscillator ສາມາດທຽບເທົ່າກັບເຄືອຂ່າຍສອງປາຍຂອງ capacitor ແລະ resistor ໃນຂະຫນານແລະ capacitor ໃນຊຸດ.ໃນວິສະວະກໍາໄຟຟ້າ, ເຄືອຂ່າຍນີ້ມີສອງຈຸດ resonance, ເຊິ່ງແບ່ງອອກເປັນຄວາມຖີ່ສູງແລະຕ່ໍາ.ຄວາມຖີ່ຕ່ໍາແມ່ນ resonance ຊຸດ, ແລະຄວາມຖີ່ທີ່ສູງກວ່າແມ່ນ resonance ຂະຫນານ.ເນື່ອງຈາກລັກສະນະຂອງໄປເຊຍກັນເອງ, ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງສອງຄວາມຖີ່ແມ່ນຂ້ອນຂ້າງໃກ້ຊິດ.ໃນລະດັບຄວາມຖີ່ແຄບນີ້, oscillator ໄປເຊຍກັນແມ່ນທຽບເທົ່າກັບ inductor, ດັ່ງນັ້ນຕາບໃດທີ່ທັງສອງປາຍຂອງ crystal oscillator ແມ່ນເຊື່ອມຕໍ່ຂະຫນານກັບ capacitors ທີ່ເຫມາະສົມ, ມັນຈະປະກອບເປັນວົງຈອນ resonance ຂະຫນານ.ວົງຈອນ resonant ຂະຫນານນີ້ສາມາດຖືກເພີ່ມເຂົ້າໄປໃນວົງຈອນຄໍາຄຶດຄໍາເຫັນໃນທາງລົບເພື່ອສ້າງເປັນວົງຈອນ oscillation sinusoidal.ເນື່ອງຈາກວ່າລະດັບຄວາມຖີ່ຂອງ crystal oscillator ທຽບເທົ່າກັບ inductance ແມ່ນແຄບຫຼາຍ, ຄວາມຖີ່ຂອງ oscillator ນີ້ຈະບໍ່ມີການປ່ຽນແປງຫຼາຍເຖິງແມ່ນວ່າຕົວກໍານົດການຂອງອົງປະກອບອື່ນໆແຕກຕ່າງກັນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ.

Crystal oscillator ມີພາລາມິເຕີທີ່ສໍາຄັນ, ນັ້ນແມ່ນຄ່າ capacitance ໂຫຼດ, ເລືອກ capacitance ຂະຫນານເທົ່າກັບຄ່າ capacitance ໂຫຼດ, ສາມາດໄດ້ຮັບຄວາມຖີ່ resonance nominal ຂອງ crystal oscillator.ວົງຈອນການສັ່ນສະເທືອນໄປເຊຍກັນໂດຍທົ່ວໄປແມ່ນຢູ່ປາຍກົງກັນຂ້າມຂອງເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງ inverting ທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ກັບໄປເຊຍກັນມີສອງ capacitance ໄດ້ຮັບໃນຕອນທ້າຍຂອງໄປເຊຍກັນ, ຕາມລໍາດັບຂອງແຕ່ລະ capacitance ໃນອີກດ້ານຫນຶ່ງຂອງການຮັບ, ຄວາມອາດສາມາດຂອງສອງ capacitors ໃນຊຸດມູນຄ່າຄວນຈະເທົ່າທຽມກັນ. ຕໍ່ກັບຄວາມຈຸຂອງການໂຫຼດ, ກະລຸນາໃສ່ໃຈກັບ pins IC ທົ່ວໄປມີ input capacitance ທຽບເທົ່າ, ອັນນີ້ບໍ່ສາມາດຖືກລະເລີຍ.ໂດຍທົ່ວໄປ, ຄວາມອາດສາມາດໂຫຼດຂອງ oscillator ໄປເຊຍກັນແມ່ນ 15 ຫຼື 12.5 ຜິວຫນັງ.ຖ້າຄວາມຈຸຂອງວັດສະດຸປ້ອນທຽບເທົ່າຂອງ pins ອົງປະກອບໄດ້ຖືກພິຈາລະນາ, ວົງຈອນ oscillation ຂອງ crystal oscillator ປະກອບດ້ວຍສອງ capacitors ຜິວຫນັງ 22 ເປັນທາງເລືອກທີ່ດີກວ່າ.