Kvartskrystal resonator
For alternative betydninger, se Krystal (flertydig).
En krystal er i elektroniske sammenhænge en komponent, som indeholder et piezoelektrisk materiale formet som en plade, skive eller gaffel, der kan være kvarts eller keramik. Herefter forsynes det med to elektroder, eksterne tilledninger/terminaler og indbygges i et beskyttende hus.
Anvendelse
Krystallen indgår oftest i et oscillatorkredsløb eller i elektriske filtre.
Kvartsbaserede krystaller
Kvartsbaserede krystaller har følgende ønskede egenskaber:
- Temperaturstabilitet. Krystallers frekvens opgives typisk med 6 eller 7 betydende cifre simpelthen fordi de er så præcise.
- Ældningsstabilitet.
- Lavt elektromekanisk tab. Godheden er typisk på mellem 10.000 og op til 1.000.000. Almindelige elektriske svingningskredse har typisk en godhed på mellem 50 og 300.
En kvartskrystal formet som plade, kan pga. mekaniske årsager, kun svinge på grundtoner mellem ca. 0,1-10 MHz. Måden man får det til at svinge ved højere frekvenser, er ved at anvende det på en ulige overtone. Krystallet på billedet med frekvensen 27,095 MHz er faktisk et krystal på ca. 9,032 MHz, som bringes til at svinge på 3. overtone.
Det at en kvartsbaseret krystal har en høj godhed muliggør oscillatorer og filtre med lav støj og forvrængning.
Andet
Den piezoelektriske effekt anvendes til at bringe krystallet til at svinge ved en bestemt frekvens. På grund af den store frekvensstabilitet bruges signalet fra krystal-styrede oscillatorer, også kaldet krystaloscillatorer, til specielle formål:
- I digitalure anvendes signalet som det "pendul" der styrer urets gang – krystallens høje frekvensstabilitet betyder at uret er længe om at vinde eller tabe et minut.
- I radioteknikken er det vigtigt for både sendere og modtagere at "vide" hvilken frekvens der arbejdes ved. Derfor bruges en krystaloscillator ofte i radioudstyr til at levere et "referencesignal" med en veldefineret frekvens til at styre hvilken frekvens der hhv. sendes og modtages på.
Da en krystal ændrer sig lidt med temperaturen, har man (ved præcisionsapparater) oprindeligt haft dem siddende i en lille opvarmet dåse – en krystalovn – der holder temperaturen stabil, oftest omkring 60-70 grader. Teknologien har nu muliggjort en fabrikationsmetode, så man præcist kan forudberegne krystallens temperaturdrift. Derved kan oscillatorkredsløbet beregnes med komponenter der har en tilsvarende (men modsat) temperaturkoefficient, så man kan undgå den besværlige og dyre krystalovn. En sådan TCXO (Temperature Compensated Xtal Oscillator) er stabil indenfor 2 minutter, hvorimod en krystalovn gerne skulle have 20-30 min. at blive stabil på.
Se også
Eksterne henvisninger
 |
Wikimedia Commons har medier relateret til: |
- scapro.se: Quartz Crystal Theory (pdf)
- Dmoz: Crystals
- VHF Communications Magazine
- Bern Neubig, DK1AG. VCXO's with wide pull-in range using alternatives to quartz (pdf) Citat: "...but no material has been found to date that can really replace quartz..."