수정 발진기의 작동 원리

수정 발진기 개요

수정 발진기는 특정 방위각에 따라 수정에서 절단된 웨이퍼를 말하며, 수정 수정 공진기는 수정 수정 또는 수정 수정 발진기라고 합니다.패키지 내부에 IC가 추가된 수정소자를 수정진동자라고 합니다.해당 제품은 일반적으로 금속 케이스에 포장되지만 유리 케이스, 세라믹 또는 플라스틱에도 포장됩니다.

수정 발진기의 작동 원리

수정 진동자는 수정의 압전 효과로 만들어진 공진 장치입니다.기본 구성은 대략 다음과 같습니다. 특정 방위각 슬라이스에 따른 수정에서 두 개의 해당 표면을 전극으로 은층으로 코팅하고 각 전극의 리드선을 용접하여 핀에 연결하고 패키지 쉘과 결합합니다. 수정 또는 수정, 수정 진동이라고 불리는 수정 수정 공진기.해당 제품은 일반적으로 금속 케이스에 포장되지만 유리 케이스, 세라믹 또는 플라스틱에도 포장됩니다.

수정의 두 전극에 전기장이 가해지면 칩이 기계적으로 변형됩니다.반대로, 칩의 양면에 기계적 압력이 가해지면 칩의 해당 방향으로 전기장이 생성됩니다.이러한 물리적 현상을 압전 효과라고 합니다.칩의 두 극에 교류 전압이 가해지면 칩은 기계적 진동을 생성하고, 이는 차례로 교류 전기장을 생성합니다.

일반적으로 칩의 기계적 진동의 진폭과 교류 전기장의 진폭은 매우 작지만, 인가되는 교류 전압의 주파수가 특정 값이 되면 진폭이 현저히 증가하여 다른 주파수에 비해 훨씬 커진다. , 이 현상을 압전 공진이라고 하며 이는 LC 회로의 공진과 매우 유사합니다.공진 주파수는 절단 모드, 형상 및 칩 크기와 관련이 있습니다.

결정이 진동하지 않는 경우에는 정전용량 C라고 불리는 평탄한 축전기로 볼 수 있으며, 그 크기는 칩의 기하학적 크기와 전극의 면적에 관련되며 일반적으로 수 스킨법에서 수십 스킨법 정도이다. .수정이 진동할 때 기계적 진동의 관성은 인덕턴스 L과 동일합니다. 일반적으로 L 값의 범위는 수십에서 수백도입니다.칩의 탄력성은 커패시턴스 C와 동일할 수 있는데, 이는 일반적으로 0.0002~0.1피코그램으로 매우 작습니다.웨이퍼 진동 중 마찰로 인한 손실은 R과 동일하며, 이는 약 100옴의 값을 갖습니다.칩의 등가 인덕턴스가 매우 크고 C가 매우 작기 때문에 R도 작으므로 회로의 품질 계수 Q는 최대 1000~10000으로 매우 큽니다. 또한 칩 자체의 공진 주파수는 이는 기본적으로 칩의 절단 모드, 형상 및 크기에만 관련되며 정확하게 수행될 수 있으므로 석영 공진기로 구성된 발진기 회로는 고주파 안정성을 얻을 수 있습니다.

컴퓨터에는 타이밍 회로가 있으며 일반적으로 "클럭"이라는 용어가 이러한 장치를 지칭하는 데 사용되지만 실제로는 일반적인 의미의 시계가 아닙니다.타이머라고 부르는 것이 더 나을 수도 있습니다.컴퓨터의 타이머는 일반적으로 크리스털 자체가 절단되는 방식과 크리스털에 가해지는 장력의 정도에 따라 달라지는 주파수의 장력 한계 내에서 진동하는 정밀하게 가공된 수정 크리스털입니다.각 수정 크리스탈에는 카운터와 홀드 레지스터라는 두 개의 레지스터가 연결되어 있습니다.석영 크리스탈이 진동할 때마다 카운터가 1씩 감소합니다.카운터가 0으로 감소하면 인터럽트가 생성되고 카운터는 홀드 레지스터에서 초기 값을 다시 로드합니다.이 접근 방식을 사용하면 초당 60개의 인터럽트(또는 원하는 다른 빈도)를 생성하도록 타이머를 프로그래밍할 수 있습니다.각 중단을 시계 틱이라고 합니다.

전기적 측면에서 수정 발진기는 커패시터와 저항이 병렬로 연결되고 커패시터가 직렬로 연결된 2단자 네트워크와 동일할 수 있습니다.전기 공학에서 이 네트워크에는 고주파와 저주파로 구분되는 두 개의 공진점이 있습니다.낮은 주파수는 직렬 공진이고, 높은 주파수는 병렬 공진입니다.크리스탈 자체의 특성으로 인해 두 주파수 사이의 거리가 상당히 가깝습니다.이 매우 좁은 주파수 범위에서 수정 발진기는 인덕터와 동일하므로 수정 발진기의 두 끝이 적절한 커패시터와 병렬로 연결되어 있으면 병렬 공진 회로를 형성합니다.이 병렬 공진 회로는 네거티브 피드백 회로에 추가되어 정현파 발진 회로를 형성할 수 있습니다.인덕턴스와 동등한 수정 발진기의 주파수 범위는 매우 좁기 때문에 다른 부품의 매개 변수가 크게 달라져도 이 발진기의 주파수는 크게 변하지 않습니다.

수정 발진기에는 부하 커패시턴스 값이라는 중요한 매개변수가 있으며, 부하 커패시턴스 값과 동일한 병렬 커패시턴스를 선택하면 수정 발진기의 공칭 공진 주파수를 얻을 수 있습니다.일반적인 진동 수정 발진 회로는 수정에 연결된 반전 증폭기의 반대쪽 끝에 두 개의 커패시턴스가 수정의 끝을 수신하고 각각 수신 반대편의 각 커패시턴스가 있으며 직렬 값의 두 커패시터의 용량은 동일해야 합니다. 부하 커패시턴스에 대해서는 일반 IC 핀의 입력 커패시턴스가 동일하다는 점에 주의하십시오. 이는 무시할 수 없습니다.일반적으로 수정 발진기의 부하 용량은 15 또는 12.5 스킨입니다.부품 핀의 등가 입력 커패시턴스를 고려한다면 2개의 22 스킨 커패시터로 구성된 수정 발진기의 발진 회로가 더 나은 선택입니다.