Oscilator de cristal vs rezonator

Există diferiți rezonatori care sunt utilizați pentru un număr imens de aplicații în domeniul electronicii. În acea listă de rezonatoare, cele două materiale utilizate în principal sunt cristalele de cuarț și ceramica (producând rezonatorul ceramic). Cristalul de cuarț este utilizat în oscilatorul de cristal, iar ceramica în rezonatorul de ceramică. Amândoi au același scop de a genera o frecvență de oscilație prin vibrație atunci când li se dă o tensiune de intrare. Dar și ei doi au unele diferențe, ceea ce le separă și, ca urmare, au aplicații diferite.

Ce este Crystal Oscillator?

Un oscilator este un circuit care generează frecvență cu ajutorul unui circuit reglat și frecvența generată este cunoscută sub numele de frecvență oscilantă. În mod similar, un oscilator de cristal este un circuit sau dispozitiv electronic care este utilizat pentru a genera o frecvență stabilă cu ajutorul unui cristal în loc de un circuit acordat. Cristalul atunci când vibrează, acționează ca un rezonator și, prin urmare, generează o frecvență oscilată. Circuitul rezonator utilizează un cristal pentru a genera oscilația, condus la denumirea de Crystal Oscilator. Simbolul și circuitul unui oscilator de cristal sunt după cum se arată mai jos:

Aflați mai multe despre cristalul de cuarț și oscilatorul de cristal aici.

Ce este un rezonator ceramic?

Similar cu oscilatorul de cristal, rezonatorul de ceramică este, de asemenea, un circuit electronic sau un dispozitiv utilizat pentru a genera o ieșire a frecvenței de oscilație cu ajutorul ceramicii ca material piezoelectric rezonant. Materialul poate avea doi sau mai mulți electrodi care, atunci când este conectat la un circuit oscilator, primesc vibrații mecanice și, ca rezultat, se generează un semnal oscilant cu o anumită frecvență. Circuitul pentru rezonator este similar cu cel al oscilatorului de cristal și este așa cum se arată mai jos:

Când rezonatorul funcționează, vibrațiile mecanice produc o tensiune oscilantă datorită materialului piezoelectric, adică ceramică, iar tensiunea oscilantă este apoi atașată electrozilor ca ieșire. Conceptul invers este utilizat în cazul efectului piezoelectric invers.

Oscilatorul de cristal împotriva rezonatorului

Deși ambii au aceeași procedură de lucru și generează oscilație de frecvență ca ieșire, au o diferență de proprietăți datorită căreia oscilatorul a înlocuit rezonatorul în multe cazuri, care sunt:

• Gama de frecvență - Oscilatorul de cristal are un factor Q mult mai mare decât cel al rezonatorului ceramic, datorită căruia oscilatorul de cristal are un interval de frecvență de 10 kHz - 100 MHz, în timp ce gama de frecvență a rezonatorului ceramic variază de la 190 kHz - 50 MHz

• Ieșire - Oscilatorul Crystal asigură o ieșire cu frecvență de stabilitate ridicată, iar rezonatorul ceramic oferă, de asemenea, o ieșire de stabilitate nu atât de bună în comparație cu Oscilatorul Crystal. În ceea ce privește precizia frecvenței de ieșire, Crystal Oscillator oferă o ieșire mult mai precisă decât rezonatorul ceramic pentru care parametrii precum temperatura sunt un element sensibil. Precizia pentru oscilator este de 10ppm-1000ppm, în timp ce pentru rezonator este de 0,1% - 1%.

• Efect datorat parametrilor - Pentru rezonatorul ceramic, grosimea materialului ceramic ar determina frecvența rezonantă de ieșire, în timp ce pentru oscilatoarele de cristal ieșirea frecvenței rezonante depinde de dimensiunea, forma, elasticitatea și viteza sunetului din material. Oscilatorul Crystal are o dependență foarte scăzută de temperatură, adică sunt foarte stabile chiar și cu schimbări de temperatură, iar rezonatorul ceramic are o dependență mai mică de temperatură decât Crystal Oscilatorul. Pentru un oscilator de cristal cuarț, caracteristicile de ieșire depind de modul de vibrație și unghiul la care cristalul este tăiat, în timp ce în rezonator, în principal grosimea contează.

• Toleranță și sensibilitate - Oscilatorul de cristal are o toleranță mai mică la șocuri și vibrații, în timp ce rezonatorul ceramic are o toleranță ridicată comparativ. Oscilatorul de cristal are o toleranță redusă ESD (descărcare electrostatică), în timp ce rezonatorul ceramic are o toleranță ESD ridicată. Oscilatoarele sunt mai sensibile decât rezonatoarele, sensibilitatea poate fi comparată în termeni de radiații. Cuarțul are o toleranță de frecvență de 0,001%, în timp ce PZT are o toleranță de 0,5%.

• Dependența condensatorului - Rezonatoarele pot avea condensatori interni sau au nevoie uneori de externi, în timp ce Oscilatorul are nevoie de condensatori externi, iar valoarea lor depinde de ce cristal este proiectat să funcționeze.

• Material folosit - Oscilatorul de cristal este alcătuit din cuarț ca material rezonator piezoelectric, în timp ce rezonatoarele ceramice sunt fabricate din titanat de zirconiu de plumb (PZT), cunoscut sub numele de material ceramic piezoelectric de înaltă stabilitate. Oscilatorul de cristal este dificil de fabricat, în timp ce rezonatorul ceramic este ușor de fabricat.

• Aplicații - Rezonatoarele ceramice sunt utilizate în aplicații cu microprocesor, unde stabilitatea frecvenței nu este importantă, în timp ce Crystal Oscillator poate fi găsit în orice, de la televizoare la jucării pentru copii care au componente electrice. Rezonatoarele sunt bune pentru comunicații cu port serial de viteză mică, în timp ce oscilatoarele cu cristale au frecvențe disponibile pentru a suporta și comunicații seriale de mare viteză. Rezonatoarele nu au frecvențe disponibile pentru comunicații cu port serial de mare viteză. În ceea ce privește aplicațiile bazate pe ceas, rezonatoarele nu sunt foarte potrivite pentru un ceas în timp real / cronometrarea / ceasul de perete, în timp ce oscilatoarele pot fi potrivite pentru cronometrul / RTC / ceasul de perete dacă sunt reglate cu un condensator variabil, așteptați câteva minute de deriva pe an dacă nu acordat.