Istnieją różne rezonatory, które są używane w ogromnej liczbie zastosowań w dziedzinie elektroniki. Na tej liście rezonatorów dwa głównie używane materiały to kryształ kwarcu i ceramika (wytwarzająca rezonator ceramiczny). Kryształ kwarcu jest używany w oscylatorze kryształowym, a ceramika jest używana w rezonatorze ceramicznym. Oba mają ten sam cel - generowanie częstotliwości oscylacji przez wibracje, gdy jest im podawane napięcie wejściowe. Ale mają też pewne różnice, które je oddziela iw rezultacie mają różne zastosowania.
Co to jest oscylator kwarcowy?
Oscylatora jest układ, który generuje częstotliwość pomocą obwodu strojonego i wytworzonej częstotliwości jest znany jako częstotliwości drgań. Podobnie, oscylator kwarcowy jest obwodem elektronicznym lub urządzeniem używanym do generowania stabilnej częstotliwości za pomocą kryształu zamiast obwodu strojonego. Kiedy kryształ wibruje, działa jak rezonator, w wyniku czego generuje oscylowaną częstotliwość. Obwód rezonatora wykorzystuje kryształ do generowania oscylacji, co doprowadziło do nazwy jako Oscylator Kryształowy. Symbol i obwód oscylatora kwarcowego przedstawiono poniżej:
Dowiedz się więcej o krysztale kwarcu i oscylatorze kwarcowym tutaj.
Co to jest rezonator ceramiczny?
Podobnie jak oscylator kryształowy, rezonator ceramiczny jest również obwodem elektronicznym lub urządzeniem służącym do generowania wyjściowej częstotliwości oscylacji za pomocą ceramiki jako rezonującego materiału piezoelektrycznego. Materiał może mieć dwie lub więcej elektrod, które po podłączeniu do obwodu oscylatora są poddawane drganiom mechanicznym, w wyniku czego generowany jest sygnał oscylacyjny o określonej częstotliwości. Obwód rezonatora jest podobny do obwodu oscylatora kwarcowego i jest taki, jak pokazano poniżej:
Gdy rezonator pracuje, wibracje mechaniczne wytwarzają napięcie oscylacyjne z powodu materiału piezoelektrycznego, tj. Ceramiki, a następnie napięcie oscylacyjne jest dołączane do elektrod jako wyjście. Odwrotna koncepcja jest stosowana w przypadku odwrotnego efektu piezoelektrycznego.
Oscylator kwarcowy Vs Resonator
Chociaż oba mają tę samą procedurę roboczą i generują oscylacje częstotliwości co wyjście, mają pewne różnice we właściwościach, z powodu których oscylator w wielu przypadkach zastąpił rezonator, którymi są:
- Zakres częstotliwości - oscylator kwarcowy ma znacznie wysoki współczynnik Q niż rezonator ceramiczny, dzięki czemu oscylator kwarcowy ma zakres częstotliwości 10 kHz - 100 MHz, podczas gdy zakres częstotliwości rezonatora ceramicznego waha się od 190 kHz - 50 MHz
- Wyjście - Oscylator kwarcowy zapewnia wysoką stabilność wyjściową częstotliwości, a rezonator ceramiczny zapewnia również stabilność, która nie jest tak dobra w porównaniu do oscylatora kwarcowego. Pod względem dokładności częstotliwości wyjściowej, oscylator kwarcowy zapewnia znacznie dokładniejszy sygnał wyjściowy niż rezonator ceramiczny, dla którego parametry takie jak temperatura są elementem wrażliwym. Dokładność dla oscylatora wynosi 10 ppm-1000 ppm, a dla rezonatora 0,1% - 1%.
- Efekt wynikający z parametrów - W przypadku rezonatora ceramicznego grubość materiału ceramicznego określa wyjściową częstotliwość rezonansową, podczas gdy w przypadku oscylatorów kryształowych wyjściowa częstotliwość rezonansowa zależy od wielkości, kształtu, elastyczności i prędkości dźwięku w materiale. Oscylator kwarcowy ma bardzo małą zależność od temperatury, tzn. Jest bardzo stabilny nawet przy zmianach temperatury, a rezonator ceramiczny ma nieco większą zależność od temperatury niż oscylator kwarcowy. W przypadku oscylatora kwarcowego charakterystyka wyjściowa zależy od trybu wibracji i kąta, pod jakim kryształ jest cięty, podczas gdy w rezonatorze liczy się głównie grubość.
- Tolerancja i czułość - Oscylator kwarcowy ma mniejszą tolerancję na wstrząsy i wibracje, podczas gdy rezonator ceramiczny ma stosunkowo wysoką tolerancję. Oscylator kwarcowy ma niską tolerancję ESD (wyładowania elektrostatyczne), podczas gdy rezonator ceramiczny ma wysoką tolerancję ESD. Oscylatory są bardziej czułe niż rezonatory, czułość można porównać pod względem promieniowania. Kwarc ma tolerancję częstotliwości 0,001%, podczas gdy PZT ma tolerancję 0,5%.
- Zależność kondensatorów - rezonatory mogą mieć wewnętrzne kondensatory lub czasami potrzebować zewnętrznych, podczas gdy oscylator potrzebuje zewnętrznych kondensatorów, a ich wartość zależy od tego, z jakim kryształem jest przeznaczony do pracy.
- Zastosowany materiał - kryształowy oscylator składa się z kwarcu jako piezoelektrycznego materiału rezonatora, podczas gdy rezonatory ceramiczne są wykonane z tytanianu cyrkonu ołowiu (PZT), który jest znany jako piezoelektryczny materiał ceramiczny o wysokiej stabilności. Oscylator kwarcowy jest trudny do wyprodukowania, podczas gdy rezonator ceramiczny jest łatwy w produkcji.
- Zastosowania - Rezonatory ceramiczne są używane w zastosowaniach mikroprocesorowych, gdzie stabilność częstotliwości nie jest ważna, podczas gdy oscylator kryształowy można znaleźć we wszystkim, od telewizorów po zabawki dla dzieci, które mają elementy elektryczne. Rezonatory są dobre do komunikacji przez port szeregowy o niskiej prędkości, podczas gdy oscylatory kwarcowe mają dostępne częstotliwości do obsługi szybkiej komunikacji szeregowej. Rezonatory nie mają dostępnych częstotliwości dla szybkiej komunikacji przez port szeregowy. Jeśli chodzi o aplikacje oparte na zegarze, rezonatory nie nadają się zbytnio do zegara czasu rzeczywistego / pomiaru czasu / zegara ściennego, podczas gdy oscylatory mogą być odpowiednie do pomiaru czasu / RTC / zegara ściennego, jeśli są dostrojone ze zmiennym kondensatorem, spodziewaj się dryftu kilku minut rocznie, jeśli nie dostrojony.