Obstajajo različni resonatorji, ki se uporabljajo za ogromno aplikacij na področju elektronike. Na tem seznamu resonatorjev sta predvsem uporabljena materiala kremenov kristal in keramika (izdeluje keramični resonator). Kristal kremena se uporablja v kristalnem oscilatorju, keramika pa v keramičnem resonatorju. Oba imata isti cilj ustvariti frekvenco nihanja z vibriranjem, ko jima je podana vhodna napetost. Toda oba imata tudi nekaj razlik, kar ju ločuje in posledično imata različne aplikacije.
Kaj je kristalni oscilator?
Oscilator je vezje, ki generira frekvenco s pomočjo nihajnega kroga in da nastane frekvenca je znana kot nihajne frekvence. Podobno je kristalni oscilator elektronsko vezje ali naprava, ki se uporablja za ustvarjanje stabilne frekvence s pomočjo kristala namesto uglašenega vezja. Ko kristal zavibrira, deluje kot resonator in posledično ustvari nihajno frekvenco. Resonatorsko vezje uporablja kristal za ustvarjanje nihanja, kar je privedlo do imena Kristalni oscilator. Simbol in vezje kristalnega oscilatorja je prikazano spodaj:
Več o kvarčnem kristalu in kristalnem oscilatorju preberite tukaj.
Kaj je keramični resonator?
Podobno kot kristalni oscilator je tudi keramični resonator elektronsko vezje ali naprava, ki se uporablja za generiranje izhodne frekvence nihanja s pomočjo keramike kot resonančnega piezoelektričnega materiala. Material ima lahko dve ali več elektrode, ki pri priključitvi na oscilatorno vezje dobi mehanske vibracije in posledično nastane nihajni signal določene frekvence. Vezje za resonator je podobno vezju kristalnega oscilatorja in je prikazano spodaj:
Ko resonator deluje, mehanske vibracije povzročajo nihajno napetost zaradi piezoelektričnega materiala, tj. Keramike, in oscilacijska napetost je nato pritrjena na elektrodi kot izhod. Inverzni koncept se uporablja v primeru inverznega piezoelektričnega učinka.
Kristalni oscilator vs resonator
Čeprav imata oba enak delovni postopek in ustvarjata frekvenčno nihanje kot izhod, imata nekatere razlike v lastnostih, zaradi katerih je oscilator v mnogih primerih zamenjal resonator, in sicer:
- Frekvenčno območje - Kristalni oscilator ima veliko večji Q faktor kot pri keramičnem resonatorju, zaradi česar ima kristalni oscilator frekvenčno območje od 10 kHz do 100 MHz, frekvenčno območje keramičnega resonatorja pa od 190 kHz do 50 MHz
- Izhod - kristalni oscilator zagotavlja visokofrekvenčni izhod, keramični resonator pa tudi stabilnost, ki ni tako dobra v primerjavi s kristalnim oscilatorjem. Kar zadeva natančnost izhodne frekvence, Crystal Oscillator zagotavlja veliko bolj natančen izhod kot keramični resonator, pri katerem so parametri, kot je temperatura, občutljiv element. Natančnost oscilatorja je 10 ppm-1000 ppm, medtem ko je za resonator 0,1% - 1%.
- Učinek zaradi parametrov - pri keramičnem resonatorju bi debelina keramičnega materiala določala izhodno resonančno frekvenco, medtem ko je pri kristalnih oscilatorjih resonančna frekvenca odvisna od velikosti, oblike, elastičnosti in hitrosti zvoka v materialu. Kristalni oscilator ima zelo nizko odvisnost od temperature, tj. Zelo stabilen je tudi pri temperaturnih spremembah, keramični resonator pa je nekoliko bolj odvisen od temperature kot kristalni oscilator. Za kvarčni kristalni oscilator so izhodne značilnosti odvisne od načina vibracij in kota, pod katerim se kristal reže, medtem ko je v resonatorju pomembna predvsem debelina.
- Toleranca in občutljivost - Kristalni oscilator ima manjšo toleranco proti udarcem in vibracijam, medtem ko ima keramični resonator sorazmerno visoko toleranco. Kristalni oscilator ima nizko toleranco ESD (elektrostatičnega praznjenja), medtem ko ima keramični resonator visoko toleranco ESD. Oscilatorji so bolj občutljivi kot resonatorji, občutljivost lahko primerjamo glede na sevanje. Kremen ima 0,001% tolerance frekvence, medtem ko ima PZT 0,5% tolerance.
- Odvisnost kondenzatorja - Resonatorji imajo lahko notranje kondenzatorje ali včasih potrebujejo zunanje, medtem ko oscilator potrebuje zunanje kondenzatorje, njihova vrednost pa je odvisna od tega, s čim je kristal zasnovan.
- Uporabljeni material - kristalni oscilator je sestavljen iz kremena kot materiala piezoelektričnega resonatorja, medtem ko so keramični resonatorji izdelani iz svinčevega cirkonijevega titanata (PZT), ki je znan kot visoko stabilni piezoelektrični keramični material. Kristalni oscilator je težko izdelati, medtem ko je keramični resonator enostaven za izdelavo.
- Aplikacije - Keramični resonatorji se uporabljajo v mikroprocesorskih aplikacijah, kjer frekvenčna stabilnost ni pomembna, medtem ko je Crystal Oscillator mogoče najti v vsem, od televizorjev do otroških igrač z električnimi komponentami. Resonatorji so primerni za nizkohitrostna serijska vrata, medtem ko imajo kristalni oscilatorji na voljo frekvence, ki podpirajo tudi hitre serijske komunikacije. Resonatorji nimajo frekvenc, ki bi bile na voljo za visoke hitrosti serijskih vrat. Kar zadeva ure, ki temeljijo na urah, resonatorji niso zelo primerni za uro / merjenje časa / stensko uro v realnem času, medtem ko so oscilatorji primerni za merjenje časa / RTC / stensko uro, če so nastavljeni s spremenljivim kondenzatorjem, če ne, pričakujte nekaj minutni premik na leto uglašen.