쿼츠 크리스탈은 어떻게 작동합니까?

석영 결정이 어떻게 작동하는지 설명 할 수 있습니까? 필수 사항으로 간단한 회로도를 사용하십시오. 나는 그것이 오실레이터를위한 일종의 스태빌라이저처럼 작동한다는 것을 알고 있지만 그 이상은 아닙니다.

석영은 압전 재료이므로 기계적으로 변형하면 표면에 전하가 발생합니다. 마찬가지로 표면에 전하를 넣으면 크리스탈에 기계적 응력이 발생합니다. 쿼츠 크리스털이 회로에 이익을주는 방법은 크리스털이 기계적으로 공진 주파수가 자연스럽게 튜닝 포크처럼 작용하고 압전 특성이 전자 회로에 결합 될 수 있다는 점입니다. 공진 주파수는 주로 쿼츠의 물리적 크기와 모양에 따라 결정되므로 LC 회로 만 사용하는 것보다 온도에 훨씬 덜 민감한 주파수 기준을 얻습니다.

이미 두 가지 훌륭한 답변이 있으므로 동일한 내용에 대해 다른 설명을하려고합니다.

배경

따라서 피어스 발진기 에는 크리스탈 발진기에 연결된 디지털 시스템이 있습니다.

이제 특정 상승 시간으로 로직 게이트가 상태를 전환하는 방법을 보았을 것입니다. 전자기 호환성 또는 고속 디지털 디자인 ( 존슨 이 만든 최고의 책)에 대해 배우면 시간이 지남에 따라 광범위한 주파수로 볼 수 있다는 것을 알게 될 것입니다.

크리스탈이하는 일

주파수 영역과 시간 영역에서 두 가지 방법으로 크리스털의 동작을 확인할 수 있습니다. 개인 취향에 따라 주파수 영역부터 시작하겠습니다. 나는 함께 일하는 모든 전기 기술자를 주파수 영역에서 집에있게한다. 여기서 많은 문제가 단순 해지고 복잡한 반응이 의미가 있습니다.

주파수 영역

주파수 영역의 관점에서 볼 때, 결정은 매우 높은 Q (품질) 계수를 갖는 매우 특정한 주파수의 필터입니다. 이것은 여러분이 생성하는 모든 주파수 중에서, 크리스탈이 허용하는 특정 주파수 만 허용한다는 것을 의미합니다.

시간 영역

다른 방법은 게이트가 자신에 묶여있는 것을 생각하는 것입니다. 거기에 아무것도 없으면 지연과 같은 주파수를 가진 구형파가 생성되지만이 주파수는 매우 신뢰할 수 없으며 많은 제조 매개 변수에 따라 달라집니다. 이것은 결정이 영향을 미치는 곳입니다. 크리스탈에 상승 에지가있는 경우 선택한 주파수의 신호 만 "통과"합니다. 갑자기 결정으로 인해 100MHz 구형파가 20MHz 사인파가됩니다.

약간의 여분의 생각

발진기가 왜 그렇게 많은 전류를 끌어 당기는 지 궁금하십니까? 오실레이터 회로의 커패시턴스를 초당 2 천만 번 충전 및 방전합니다. 또한 모든 클록 사이클에 대해 회로의 많은 트랜지스터가 동일하게 수행합니다. 속도가 필요하지 않은 경우 32KHz 발진기는 마이크로 컨트롤러의 전력 소비가 매우 적습니다.

더 명확 할 수 있는지 알려주세요.

에서 위키 백과 :

오실레이터 크리스탈에는 두 개의 전기 전도성 플레이트가 있으며, 그 사이에 석영 크리스탈 슬라이스 또는 튜닝 포크가 있습니다. 시작하는 동안 크리스털 주변의 회로는 랜덤 노이즈 AC 신호를 적용하며, 우연히도 노이즈의 작은 부분이 크리스털의 공진 주파수에있게됩니다. 그러므로 결정은 그 신호와 동기하여 진동하기 시작할 것입니다. 오실레이터가 크리스털에서 나오는 신호를 증폭함에 따라 크리스털 주파수 대역의 신호가 강해져 결국 오실레이터의 출력을 지배하게됩니다. 수정의 좁은 공명 대역은 모든 원치 않는 주파수를 걸러냅니다.

나는 몇 가지 중요한 기능을 언급하고 싶습니다.

• 쿼츠는 병렬 공진 작동 뿐만 아니라 직렬 로 작동 할 수 있습니다 (단, 공진 주파수는 서로 거의 비슷합니다).

• 일부 응용 분야 (특히 Pierce 유형과 같은 트랜지스터 기반 발진기의 경우)에서 석영은 공진 회로가 아니라 고품질 인덕터로 사용 됩니다.