Osciladores de cristal de quartzo incluem osciladores de cristal sem compensação de temperatura, osciladores de cristal com compensação de temperatura (TCXOs), osciladores de cristal de tensão controlada (VCXOs), osciladores de cristal controlados pelo forno (OCXOs) e osciladores de cristal digitalizados / μp-compensados (DCXO / MCXO) e vários outros tipos. Entre eles, o oscilador de cristal com temperatura compensada é o mais simples. No padrão industrial japonês (JIS), ele é chamado de oscilador de cristal de pacote padrão (SPXO). Agora pegue SPXO como um exemplo, apresentar brevemente a estrutura e princípio de funcionamento do oscilador de cristal de quartzo.
Cristais de quartzo, naturais e artificiais, são importantes materiais de cristal piezoelétrico. O cristal de quartzo em si não é um oscilador. Ele só pode oscilar por meio de uma excitação ativa e uma rede de reatância passiva. O SPXO é composto principalmente por um ressonador de cristal (oscilador de cristal) com um fator de alta qualidade (Q) e um circuito de oscilação de feedback. O oscilador de cristal de quartzo é um elemento importante no oscilador. A frequência do cristal (frequência fundamental ou enésima frequência harmônica) e suas características de temperatura dependem em grande parte de sua orientação de corte. A estrutura básica de um ressonador de cristal de quartzo, um pacote (de invólucro de metal) e o seu circuito equivalente são mostrados na FIG.
Enquanto a tensão alternada é aplicada à placa do oscilador de cristal , a bolacha irá produzir vibração de deformação mecânica, que é o chamado efeito piezoelétrico inverso. Quando a frequência da tensão aplicada é igual à freqüência natural do ressonador de cristal, ocorre ressonância piezoelétrica, resultando em um aumento repentino na amplitude da deformação mecânica. A capacitância eletrostática entre a placa de metal; L, C são os parâmetros equivalentes da ressonância piezoelétrica; R é a resistência equivalente da perda por atrito de vibração. O ressonador de cristal de quartzo tem uma frequência de ressonância série fos (1 / 2π), e existe também uma frequência de ressonância paralela fop (1 / 2π). Como Co C C, a diferença entre fop e fos é pequena, e R OL OL, R 1 1 / OC OC, o fator de qualidade Q do circuito ressonante é muito alto (até vários milhões), de modo que o cristal de quartzo Ressonador A composição da estabilidade da freqüência do oscilador é muito alta, até 10-12 / dia. A frequência de oscilação do oscilador de cristal de quartzo pode ser operada aproximadamente em fos ou perto do fop. Portanto, o oscilador de cristal de quartzo pode ser dividido em séries e tipos paralelos. Usando ressonadores de cristal de quartzo e seus circuitos equivalentes em vez dos componentes de indutância (L) e capacitância (C) do tanque LC para formar o tanque ressonante, é fácil entender o princípio de funcionamento do oscilador de cristal.
A precisão total do SPXO (incluindo a precisão inicial e as mudanças de temperatura, tensão e carga) pode alcançar ± 25 ppm. O SPXO não tem compensação de temperatura nem medidas de controle de temperatura, e suas características de temperatura de freqüência são quase completamente determinadas pelas características de temperatura de freqüência do oscilador de cristal de quartzo. Na faixa de 0 ~ 70 ° C, a estabilidade de freqüência do SPXO é geralmente de 20 a 1000ppm, o SPXO pode ser usado como um oscilador de clock.
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