Краткое описание кварцевого генератора
Кварцевый генератор относится к пластине, вырезанной из кристалла кварца в соответствии с определенным азимутальным углом, кварцевый кристаллический резонатор, называемый кварцевым кристаллом или кристаллическим генератором;Кварцевый элемент с ИС, добавленной внутрь корпуса, называется кварцевым генератором.Ее продукция обычно упаковывается в металлические ящики, а также в стеклянные, керамические или пластиковые ящики.
Принцип работы кварцевого генератора
Кварцевый генератор представляет собой резонансное устройство, созданное на основе пьезоэлектрического эффекта кристалла кварца.Его основной состав примерно следующий: из кристалла кварца по определенному азимутальному срезу, покрытого слоем серебра на двух его соответствующих поверхностях в качестве электродов, на каждом электроде приварен выводной провод, соединенный со штырем, соединенным с корпусом, составляющим корпус. кварцевый резонатор, называемый кристаллом кварца или кристаллом, кристаллической вибрацией.Ее продукция обычно упаковывается в металлические ящики, а также в стеклянные, керамические или пластиковые ящики.
Если к двум электродам кристалла кварца приложить электрическое поле, чип механически деформируется.И наоборот, если к обеим сторонам чипа приложено механическое давление, электрическое поле будет генерироваться в соответствующем направлении чипа.Это физическое явление называется пьезоэлектрическим эффектом.Если к двум полюсам чипа подать переменное напряжение, чип будет генерировать механические вибрации, которые, в свою очередь, будут генерировать переменные электрические поля.
В целом амплитуда механической вибрации чипа и амплитуда переменного электрического поля очень малы, но когда частота приложенного переменного напряжения имеет определенное значение, амплитуда значительно увеличивается, намного больше, чем у других частот. , это явление называется пьезоэлектрический резонанс, который очень похож на резонанс LC-контура.Его резонансная частота связана с режимом резания, геометрией и размером стружки.
Когда кристалл не вибрирует, его можно рассматривать как плоский конденсатор, называемый электростатической емкостью C, а его размер зависит от геометрического размера чипа и площади электрода, обычно от нескольких скин-методов до десятков скин-методов. .Когда кристалл колеблется, инерция механических колебаний эквивалентна индуктивности L. Обычно значения L варьируются от десятков до сотен градусов.Эластичность чипа может быть эквивалентна емкости C, которая очень мала, обычно всего 0,0002 ~ 0,1 пикограмма.Потери, вызванные трением при вибрации пластины, эквивалентны R, имеющему значение около 100 Ом.Поскольку эквивалентная индуктивность чипа очень велика, а C очень мала, R также мала, поэтому добротность цепи очень велика, до 1000 ~ 10000. Кроме того, резонансная частота самого чипа По сути, это связано только с режимом резки, геометрией и размером стружки и может быть выполнено точно, поэтому генераторная схема, состоящая из кварцевых резонаторов, может получить высокую стабильность частоты.
В компьютерах есть схема синхронизации, и хотя для обозначения этих устройств обычно используется термин «часы», на самом деле они не являются часами в обычном смысле.Их лучше было бы называть таймерами.Таймер компьютера обычно представляет собой точно обработанный кристалл кварца, который колеблется в пределах своего напряжения с частотой, которая зависит от того, как огранен сам кристалл и насколько сильному напряжению он подвергается.С каждым кристаллом кварца связано два регистра: счетчик и регистр хранения.Каждое колебание кристалла кварца уменьшает счетчик на единицу.Когда счетчик уменьшается до 0, генерируется прерывание и счетчик перезагружает начальное значение из регистра хранения.Такой подход позволяет запрограммировать таймер на генерацию 60 прерываний в секунду (или с любой другой желаемой частотой).Каждое прерывание называется тактом.
С электрической точки зрения кварцевый генератор может быть эквивалентен двухполюсной сети, состоящей из конденсатора и резистора, включенных параллельно, и конденсатора, включенного последовательно.В электротехнике эта сеть имеет две точки резонанса, которые делятся на высокие и низкие частоты.Низкая частота – это последовательный резонанс, а более высокая частота – параллельный резонанс.Из-за особенностей самого кристалла расстояние между двумя частотами довольно близкое.В этом очень узком диапазоне частот кварцевый генератор эквивалентен индуктору, поэтому, пока два конца кварцевого генератора соединены параллельно с соответствующими конденсаторами, он образует параллельный резонансный контур.Этот параллельный резонансный контур можно добавить к контуру отрицательной обратной связи, чтобы сформировать контур синусоидальных колебаний.Поскольку диапазон частот кварцевого генератора, эквивалентный индуктивности, очень узок, частота этого генератора не будет сильно меняться, даже если параметры других компонентов сильно различаются.
Кварцевый генератор имеет важный параметр, то есть значение емкости нагрузки. Выберите параллельную емкость, равную значению емкости нагрузки, и можно получить номинальную резонансную частоту кварцевого генератора.Общая колебательная схема кристалла вибрации находится на противоположных концах инвертирующего усилителя, подключенного к кристаллам, имеющим две емкости, принимает концы кристаллов, соответственно, каждая емкость на другой стороне приема, емкость двух последовательно соединенных конденсаторов должна быть равна Что касается емкости нагрузки, обратите внимание на то, что общие выводы микросхемы имеют эквивалентную входную емкость, это нельзя игнорировать.Как правило, нагрузочная емкость кварцевого генератора составляет 15 или 12,5 скин.Если учитывать эквивалентную входную емкость выводов компонента, лучшим выбором будет колебательный контур кварцевого генератора, состоящий из двух 22 скин-конденсаторов.
Время публикации: 20 октября 2021 г.