Tóm tắt bộ dao động tinh thể
Bộ tạo dao động tinh thể dùng để chỉ tấm wafer được cắt từ tinh thể thạch anh theo một Góc phương vị nhất định, bộ cộng hưởng tinh thể thạch anh, được gọi là tinh thể thạch anh hoặc bộ tạo dao động tinh thể;Phần tử tinh thể có IC được thêm vào bên trong gói được gọi là bộ dao động tinh thể.Sản phẩm của hãng thường được đóng gói trong hộp kim loại, nhưng cũng có hộp thủy tinh, gốm sứ hoặc nhựa.
Nguyên lý làm việc của bộ dao động tinh thể
Bộ tạo dao động tinh thể thạch anh là một thiết bị cộng hưởng được tạo ra nhờ hiệu ứng áp điện của tinh thể thạch anh.Thành phần cơ bản của nó đại khái như sau: Từ một tinh thể thạch anh theo một lát cắt góc phương vị nhất định, được phủ một lớp bạc trên hai bề mặt tương ứng của nó làm điện cực, hàn một sợi dây dẫn trên mỗi điện cực được nối vào chốt, ghép với vỏ gói tạo thành một bộ cộng hưởng tinh thể thạch anh, được gọi là tinh thể thạch anh hoặc tinh thể, rung động tinh thể.Sản phẩm của hãng thường được đóng gói trong hộp kim loại, nhưng cũng có hộp thủy tinh, gốm sứ hoặc nhựa.
Nếu một điện trường được đặt vào hai điện cực của tinh thể thạch anh, con chip sẽ biến dạng về mặt cơ học.Ngược lại, nếu áp suất cơ học được tác dụng lên cả hai mặt của chip, một điện trường sẽ được tạo ra theo hướng tương ứng của chip.Hiện tượng vật lý này được gọi là hiệu ứng áp điện.Nếu đặt điện áp xoay chiều vào hai cực của chip, chip sẽ tạo ra các dao động cơ học, từ đó sẽ tạo ra các điện trường xoay chiều.
Nhìn chung, biên độ dao động cơ học của chip và biên độ của điện trường xoay chiều rất nhỏ nhưng khi tần số của điện áp xoay chiều đặt vào là một giá trị cụ thể thì biên độ tăng lên đáng kể, lớn hơn rất nhiều so với các tần số khác. , hiện tượng này được gọi là cộng hưởng áp điện, rất giống với cộng hưởng của mạch LC.Tần số cộng hưởng của nó liên quan đến chế độ cắt, hình dạng và kích thước của chip.
Khi tinh thể không rung, nó có thể được coi là một tụ điện phẳng gọi là điện dung tĩnh điện C, và kích thước của nó liên quan đến kích thước hình học của chip và diện tích của điện cực, nói chung là về phương pháp vài da đến hàng chục phương pháp da .Khi tinh thể dao động, quán tính của dao động cơ học tương đương với độ tự cảm L. Nói chung, giá trị L dao động từ hàng chục đến hàng trăm độ.Độ đàn hồi của chip có thể tương đương với điện dung C, rất nhỏ, thường chỉ 0,0002 ~ 0,1 picogram.Tổn thất do ma sát gây ra trong quá trình rung của tấm bán dẫn tương đương với R, có giá trị khoảng 100 ohms.Do độ tự cảm tương đương của chip rất lớn và C rất nhỏ, R cũng nhỏ nên hệ số chất lượng Q của mạch rất lớn, lên tới 1000 ~ 10000. Ngoài ra, tần số cộng hưởng của chính chip về cơ bản chỉ liên quan đến chế độ cắt, hình học và kích thước của chip và có thể được thực hiện một cách chính xác, do đó mạch dao động bao gồm các bộ cộng hưởng thạch anh có thể đạt được độ ổn định tần số cao.
Máy tính có mạch định thời gian và mặc dù thuật ngữ “đồng hồ” thường được dùng để chỉ các thiết bị này nhưng thực tế chúng không phải là đồng hồ theo nghĩa thông thường.Chúng có thể được gọi tốt hơn là bộ tính giờ.Bộ đếm thời gian của máy tính thường là một tinh thể thạch anh được gia công chính xác, dao động trong giới hạn độ căng của nó ở tần số phụ thuộc vào cách tinh thể được cắt và mức độ căng của nó.Có hai thanh ghi liên kết với mỗi tinh thể thạch anh, một bộ đếm và một thanh ghi giữ.Mỗi dao động của tinh thể thạch anh làm giảm bộ đếm đi một.Khi bộ đếm giảm xuống 0, một ngắt được tạo ra và bộ đếm sẽ tải lại giá trị ban đầu từ thanh ghi giữ.Cách tiếp cận này cho phép lập trình bộ hẹn giờ để tạo ra 60 ngắt mỗi giây (hoặc ở bất kỳ tần số mong muốn nào khác).Mỗi lần gián đoạn được gọi là một tích tắc đồng hồ.
Về mặt điện, bộ dao động tinh thể có thể tương đương với mạng hai cực gồm một tụ điện và một điện trở mắc song song và một tụ điện nối tiếp.Trong kỹ thuật điện, mạng này có hai điểm cộng hưởng, được chia thành tần số cao và tần số thấp.Tần số thấp hơn là cộng hưởng nối tiếp, tần số cao hơn là cộng hưởng song song.Do đặc tính của tinh thể nên khoảng cách giữa hai tần số khá gần nhau.Trong dải tần rất hẹp này, bộ tạo dao động tinh thể tương đương với một cuộn cảm, chỉ cần hai đầu của bộ tạo dao động tinh thể được mắc song song với các tụ điện thích hợp sẽ tạo thành mạch cộng hưởng song song.Mạch cộng hưởng song song này có thể được thêm vào mạch phản hồi âm để tạo thành mạch dao động hình sin.Do dải tần của bộ dao động tinh thể tương đương với điện cảm rất hẹp nên tần số của bộ dao động này sẽ không thay đổi nhiều ngay cả khi các thông số của các thành phần khác thay đổi rất nhiều.
Bộ tạo dao động tinh thể có một tham số quan trọng, đó là giá trị điện dung tải, chọn điện dung song song bằng giá trị điện dung tải, có thể lấy tần số cộng hưởng danh nghĩa của bộ tạo dao động tinh thể.Mạch dao động tinh thể rung tổng quát nằm ở hai đầu đối diện của một bộ khuếch đại đảo chiều được nối với các tinh thể có hai điện dung nhận ở hai đầu của tinh thể, tương ứng mỗi điện dung ở phía bên kia của bộ thu, công suất của hai tụ điện trong giá trị nối tiếp phải bằng nhau đối với điện dung tải, vui lòng chú ý đến các chân IC thông thường có điện dung đầu vào tương đương, điều này không thể bỏ qua.Thông thường, điện dung tải của bộ dao động tinh thể là 15 hoặc 12,5 da.Nếu xem xét điện dung đầu vào tương đương của các chân thành phần, mạch dao động của bộ dao động tinh thể gồm hai tụ điện 22 da là lựa chọn tốt hơn.
Thời gian đăng: Oct-20-2021