Los osciladores de cristal de cuarzo incluyen osciladores de cristal sin compensación de temperatura, osciladores de cristal compensados por temperatura (TCXO), osciladores de cristal controlados por voltaje (VCXO), osciladores de cristal controlados por horno (OCXO) y osciladores de cristal digitalizados / μp compensados (DCXO / MCXO) y muchos otros tipos. Entre ellos, el oscilador de cristal con compensación de temperatura es el más simple. En el estándar industrial japonés (JIS), se llama un oscilador de cristal de paquete estándar (SPXO). Ahora tome SPXO como ejemplo, brevemente introduzca la estructura y el principio de funcionamiento del oscilador de cristal de cuarzo.
Los cristales de cuarzo, tanto naturales como artificiales, son importantes materiales de cristal piezoeléctrico. El cristal de cuarzo en sí no es un oscilador. Solo puede oscilar por medio de una excitación activa y una red de reactancia pasiva. SPXO se compone principalmente de un resonador de cristal (oscilador de cristal) con un factor de alta calidad (Q) y un circuito de oscilación de retroalimentación. El oscilador de cristal de cuarzo es un elemento importante en el oscilador. La frecuencia del cristal (frecuencia fundamental o n-ésima frecuencia armónica) y sus características de temperatura dependen en gran medida de su orientación de corte. La estructura básica de un resonador de cristal de cuarzo, un paquete de carcasa metálica y su circuito equivalente se muestran en la FIG.
Siempre que la tensión alterna se aplique a la placa del oscilador de cristal , la oblea producirá una vibración de deformación mecánica, que es el llamado efecto piezoeléctrico inverso. Cuando la frecuencia del voltaje aplicado es igual a la frecuencia natural del resonador de cristal, se produce resonancia piezoeléctrica, lo que resulta en un aumento repentino en la amplitud de la deformación mecánica. La capacitancia electrostática entre la placa de metal; L, C son los parámetros equivalentes de la resonancia piezoeléctrica; R es la resistencia equivalente de la pérdida de fricción por vibración. El resonador de cristal de cuarzo tiene una frecuencia de resonancia serie fos (1 / 2π), y también hay una frecuencia de resonancia paralela fop (1 / 2π). Desde Co? C, la diferencia entre fop y fos es pequeña, y R? OL, R? 1 /? OC, el factor de calidad Q del circuito resonante es muy alto (hasta varios millones), por lo que el cristal de cuarzo resonador La composición de la estabilidad de frecuencia del oscilador es muy alta, hasta 10-12 / día. La frecuencia de oscilación del oscilador de cristal de cuarzo se puede operar aproximadamente en fos o cerca del fop. Por lo tanto, el oscilador de cristal de cuarzo se puede dividir en series y tipos paralelos. Usando resonadores de cristal de cuarzo y sus circuitos equivalentes en lugar de los componentes de inductancia (L) y capacitancia (C) del tanque LC para formar el tanque resonante, es fácil entender el principio de funcionamiento del oscilador de cristal.
La precisión total de SPXO (incluida la precisión inicial y los cambios con la temperatura, el voltaje y la carga) puede alcanzar ± 25 ppm. SPXO no tiene medidas de compensación de temperatura ni de control de temperatura, y sus características de temperatura de frecuencia están casi completamente determinadas por las características de temperatura de frecuencia del oscilador de cristal de cuarzo. En el rango de 0 ~ 70 ° C, la estabilidad de frecuencia SPXO suele ser de 20 ~ 1000 ppm, SPXO se puede utilizar como un oscilador de reloj.
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