Existujú rôzne rezonátory, ktoré sa používajú na obrovské množstvo aplikácií v oblasti elektroniky. V tomto zozname rezonátorov sú dva hlavne používané materiály kremenný krištáľ a keramika (ktorá vyrába keramický rezonátor). Kremenný kryštál sa používa v Crystal Oscillator a keramika sa používa v keramickom rezonátore. Oba majú rovnaký cieľ - generovať oscilačnú frekvenciu vibrovaním, keď je im dané vstupné napätie. Ale oni dvaja majú tiež nejaké rozdiely, ktoré ich oddeľujú a vo výsledku majú rôzne aplikácie.
Čo je to Crystal Oscillator?
Oscilátor je obvod, ktorý generuje frekvenciu za pomoci ladeného obvodu, a že generovaný kmitočet je známy ako oscilačné frekvenciu. Podobne je krištáľový oscilátor elektronický obvod alebo zariadenie, ktoré sa používa na generovanie stabilnej frekvencie pomocou kryštálu namiesto vyladeného obvodu. Kryštál pri vibráciách funguje ako rezonátor a vo výsledku generuje oscilovanú frekvenciu. Obvod rezonátora používa na generovanie oscilácie kryštál, ktorý viedol k názvu ako Krištáľový oscilátor. Symbol a obvod kryštálového oscilátora je uvedený nižšie:
Viac informácií o kremennom kryštáli a kryštálovom oscilátore sa dozviete tu.
Čo je keramický rezonátor?
Podobne ako kryštálový oscilátor, aj keramický rezonátor je elektronický obvod alebo zariadenie používané na generovanie výstupu oscilačnej frekvencie pomocou keramiky ako rezonančného piezoelektrického materiálu. Materiál môže mať dve alebo viac elektród, ktoré po pripojení k obvodu oscilátora mechanicky kmitajú a v dôsledku toho sa generuje oscilačný signál so špecifickou frekvenciou. Obvod rezonátora je podobný obvodu rezonátora Crystal Oscillator a je znázornený nižšie:
Keď rezonátor pracuje, vytvárajú mechanické vibrácie oscilačné napätie v dôsledku piezoelektrického materiálu, tj. Keramiky, a oscilačné napätie sa potom pripája k elektródam ako výstup. Inverzný koncept sa používa v prípade inverzného piezoelektrického javu.
Krištáľový oscilátor vs rezonátor
Aj keď majú obaja rovnaký pracovný postup a generujú kmitanie frekvencie ako výstup, majú určité rozdiely vo vlastnostiach, vďaka ktorým oscilátor v mnohých prípadoch nahradil rezonátor, a to sú:
- Frekvenčný rozsah - Krištáľový oscilátor má oveľa vyšší faktor Q ako keramický rezonátor, vďaka čomu má krištáľový oscilátor frekvenčný rozsah od 10 kHz do 100 MHz, zatiaľ čo frekvenčný rozsah keramického rezonátora sa pohybuje od 190 kHz do 50 MHz.
- Výstup - Krištáľový oscilátor poskytuje vysoký frekvenčný výstup stability a keramický rezonátor tiež poskytuje stabilný výstup, ktorý nie je až taký dobrý v porovnaní s kryštálovým oscilátorom. Pokiaľ ide o presnosť výstupnej frekvencie, poskytuje Crystal Oscillator oveľa presnejší výstup ako keramický rezonátor, pre ktorý sú citlivé parametre napríklad teplota. Presnosť oscilátora je 10 ppm - 1 000 ppm, zatiaľ čo pre rezonátor je 0,1% - 1%.
- Účinok vďaka parametrom - V prípade keramického rezonátora by hrúbka keramického materiálu určovala výstupnú rezonančnú frekvenciu, zatiaľ čo v prípade kryštálových oscilátorov výstup rezonančnej frekvencie závisí od veľkosti, tvaru, pružnosti a rýchlosti zvuku v materiáli. Krištáľový oscilátor má veľmi nízku závislosť od teploty, tj. Sú vysoko stabilné aj pri zmenách teploty a keramický rezonátor má o niečo väčšiu závislosť od teploty ako kryštálový oscilátor. Pre kremíkový kryštálový oscilátor výstupné charakteristiky závisia od režimu vibrácií a uhla, pod ktorým je kryštál rezaný, zatiaľ čo v rezonátore záleží hlavne na hrúbke.
- Tolerancia a citlivosť - Krištáľový oscilátor má menšiu toleranciu proti nárazom a vibráciám, zatiaľ čo keramický rezonátor má pomerne vysokú toleranciu. Krištáľový oscilátor má nízku toleranciu ESD (elektrostatický výboj), zatiaľ čo keramický rezonátor má vysokú toleranciu ESD. Oscilátory sú citlivejšie ako rezonátory, citlivosť sa dá porovnať z hľadiska žiarenia. Kremeň má toleranciu frekvencie 0,001%, zatiaľ čo PZT má toleranciu 0,5%.
- Závislosť kondenzátora - Rezonátory môžu mať interné kondenzátory alebo niekedy potrebujú externé, zatiaľ čo oscilátor potrebuje externé kondenzátory a ich hodnota závisí od toho, s čím je kryštál navrhnutý.
- Použitý materiál - Krištáľový oscilátor je vyrobený z kremeňa ako materiálu piezoelektrického rezonátora, zatiaľ čo keramické rezonátory sú vyrobené z olova zirkónia titaničitanu (PZT), ktorý je známy ako piezoelektrický keramický materiál s vysokou stabilitou. Krištáľový oscilátor sa ťažko vyrába, zatiaľ čo keramický rezonátor sa vyrába ľahko.
- Aplikácie - Keramické rezonátory sa používajú v mikroprocesorových aplikáciách, kde nie je dôležitá frekvenčná stabilita, zatiaľ čo Crystal Oscillator nájdete vo všetkom, od televízorov až po detské hračky s elektrickými komponentmi. Rezonátory sú vhodné na nízkorýchlostnú komunikáciu cez sériový port, zatiaľ čo krištáľové oscilátory majú k dispozícii frekvencie podporujúce aj vysokorýchlostnú sériovú komunikáciu. Rezonátory nemajú dostupné frekvencie pre komunikáciu vysokorýchlostným sériovým portom. Pokiaľ ide o aplikácie založené na hodinách, rezonátory nie sú veľmi vhodné pre hodiny / časomerače / nástenné hodiny v reálnom čase, zatiaľ čo oscilátory môžu byť vhodné pre časomieru / RTC / nástenné hodiny, ak sú naladené s variabilným kondenzátorom, očakávajte drift niekoľkých minút ročne, ak nie vyladený.