עקרון העבודה של מתנד ציסטלים

סיכום של מתנד קריסטל

מתנד קריסטל מתייחס לפריקת הנחתך מגביש קוורץ לפי זווית אזימוט מסוימת, מהוד גביש קוורץ, המכונה גביש קוורץ או מתנד גביש;אלמנט הקריסטל עם IC נוסף בתוך האריזה נקרא מתנד קריסטל.מוצריה ארוזים בדרך כלל באריזות מתכת, אך גם באריזות זכוכית, קרמיקה או פלסטיק.

עקרון העבודה של מתנד קריסטל

מתנד גביש קוורץ הוא מכשיר תהודה העשוי מאפקט פיזואלקטרי של גביש קוורץ.ההרכב הבסיסי שלו הוא בערך כדלקמן: מקריסטל קוורץ לפי פרוסת אזימוט מסוימת, מצופה בשכבת כסף על שני המשטחים התואמים לו כאלקטרודות, מרותך חוט עופרת על כל אלקטרודה מחובר לפין, יחד עם מעטפת האריזה המורכבת. מהוד קריסטל קוורץ, המכונה גביש קוורץ או רטט קריסטל.מוצריה ארוזים בדרך כלל באריזות מתכת, אך גם באריזות זכוכית, קרמיקה או פלסטיק.

אם מופעל שדה חשמלי על שתי האלקטרודות של גביש קוורץ, השבב מתעוות בצורה מכנית.לעומת זאת, אם מופעל לחץ מכני משני צידי השבב, יווצר שדה חשמלי בכיוון המתאים של השבב.תופעה פיזיקלית זו נקראת אפקט פיזואלקטרי.אם מתחים חילופיים מופעלים על שני הקטבים של השבב, השבב יפיק רעידות מכניות, שבתורן ייצרו שדות חשמליים מתחלפים.

באופן כללי, משרעת הרטט המכאנית של השבב ואמפליטודה של השדה החשמלי המתחלף היא קטנה מאוד, אך כאשר התדר של מתח החילופין המופעל הוא ערך ספציפי, המשרעת גדלה באופן משמעותי, הרבה יותר מזו של תדרים אחרים. , תופעה זו נקראת תהודה פיזואלקטרית, הדומה מאוד לתהודה של מעגל ה-LC.תדר התהודה שלו קשור למצב החיתוך, הגיאומטריה וגודל השבב.

כאשר הגביש אינו רוטט, ניתן להתייחס אליו כאל קבל שטוח הנקרא קיבול אלקטרוסטטי C, וגודלו קשור לגודל הגיאומטרי של השבב ולשטח האלקטרודה, בדרך כלל בשיטת עור בודדים לעשרות עור. .כאשר הגביש מתנודד, האינרציה של הרטט המכאני שווה ערך לשראות L. בדרך כלל, ערכי L נעים בין עשרות למאות מעלות.האלסטיות של השבב יכולה להיות שווה לקיבול C, שהוא קטן מאוד, בדרך כלל רק 0.0002 ~ 0.1 פיקוגרם.האובדן הנגרם מחיכוך במהלך רטט רקיק שווה ערך ל-R, שיש לו ערך של כ-100 אוהם.מכיוון שההשראות המקבילה של השבב גדולה מאוד, ו-C מאוד קטנה, גם R קטנה, ולכן גורם האיכות Q של המעגל גדול מאוד, עד 1000 ~ 10000. בנוסף, תדר התהודה של השבב עצמו קשור בעצם רק למצב החיתוך, לגיאומטריה ולגודל השבב, וניתן לעשות אותו בצורה מדויקת, כך שמעגל המתנד המורכב מתהודי קוורץ יכול להשיג יציבות בתדר גבוה.

למחשבים יש מעגל תזמון, ולמרות שהמונח "שעון" נהוג להתייחס למכשירים אלה, הם למעשה לא שעונים במובן הרגיל.אולי עדיף לקרוא להם טיימרים.טיימר של מחשב הוא בדרך כלל גביש קוורץ מעובד במדויק שמתנדנד בתוך גבולות המתח שלו בתדירות שתלויה באופן שבו הקריסטל עצמו נחתך ובכמה מתח הוא נתון.ישנם שני רגיסטרים הקשורים לכל גביש קוורץ, מונה ואוגר החזקה.כל תנודה של גביש הקוורץ מקטינה את המונה באחת.כאשר המונה יורד ל-0, נוצרת פסיקה והמונה טוען מחדש את הערך ההתחלתי מאוגר ההחזקה.גישה זו מאפשרת לתכנת טיימר ליצירת 60 פסיקות בשנייה (או בכל תדר רצוי אחר).כל הפרעה נקראת תקתוק שעון.

במונחים חשמליים, מתנד גביש יכול להיות שווה ערך לרשת דו-טרמינלית של קבל ונגד במקביל וקבל בסדרה.בהנדסת חשמל, לרשת זו יש שתי נקודות תהודה, המחולקות לתדרים גבוהים ונמוכים.התדר הנמוך הוא תהודה סדרתית, והתדר הגבוה יותר הוא תהודה מקבילה.בשל המאפיינים של הגביש עצמו, המרחק בין שני התדרים די קרוב.בטווח התדרים הצר מאוד הזה, מתנד הגביש שווה ערך למשרן, כך שכל עוד שני קצוות מתנד הגביש מחוברים במקביל עם קבלים מתאימים, הוא יהווה מעגל תהודה מקביל.ניתן להוסיף מעגל תהודה מקביל זה למעגל משוב שלילי כדי ליצור מעגל תנודה סינוסואידי.מכיוון שטווח התדרים של מתנד הגביש המקביל לשראות הוא צר מאוד, התדר של מתנד זה לא ישתנה הרבה גם אם הפרמטרים של רכיבים אחרים ישתנו מאוד.

למתנד קריסטל יש פרמטר חשוב, כלומר ערך קיבול העומס, בחר את הקיבול המקביל השווה לערך קיבול העומס, יכול לקבל את תדר התהודה הנומינלי של מתנד גביש.מעגל תנודת גביש רטט כללי נמצאים בקצוות מנוגדים של מגבר הפוך המחובר לקריסטלים יש שני קיבולים קולט את הקצוות של הגבישים, בהתאמה כל קיבול בצד השני של הקליטה, הקיבולת של שני הקבלים בסדרה צריכה להיות שווה לקיבול העומס, אנא שימו לב לפיני IC כלליים יש קיבול קלט שווה ערך, לא ניתן להתעלם מכך.בדרך כלל, קיבול העומס של מתנד גביש הוא 15 או 12.5 עור.אם לוקחים בחשבון את קיבול הקלט המקביל של פינים של רכיבים, מעגל התנודה של מתנד גביש המורכב משני 22 קבלי עור הוא בחירה טובה יותר.