Det er forskjellige resonatorer som brukes til et enormt antall applikasjoner innen elektronikk. I listen over resonatorer er de to mest brukte materialene kvartskrystall og keramikk (gjør keramisk resonator). Kvartskrystall brukes i Crystal Oscillator og Ceramic brukes i Ceramic Resonator. Begge har det samme målet å generere en svingningsfrekvens ved å vibrere når en inngangsspenning blir gitt til dem. Men de to har også noen forskjeller, som skiller dem, og som et resultat har de forskjellige applikasjoner.
Hva er Crystal Oscillator?
En oscillator er en krets som genererer frekvens ved hjelp av en innstilt krets, og den genererte frekvensen er kjent som oscillerende frekvens. Tilsvarende er en krystalloscillator en elektronisk krets eller enhet som brukes til å generere en stabil frekvens ved hjelp av en krystall i stedet for en innstilt krets. Krystallet når det vibrerer, fungerer som en resonator og genererer som en svingende frekvens. Resonatorkretsen bruker en krystall for å generere oscillasjonen, ført til navnet som Crystal Oscillator. Symbolet og kretsen til en krystalloscillator er som vist nedenfor:
Lær mer om kvartskrystall og krystalloscillator her.
Hva er en keramisk resonator?
I likhet med Crystal Oscillator er Ceramic Resonator også en elektronisk krets eller en enhet som brukes til å generere en utgang med oscillasjonsfrekvens ved hjelp av Ceramic som et resonans piezoelektrisk materiale. Materialet kan ha to eller flere elektroder som når de er koblet til en oscillatorkrets får mekanisk vibrasjon og som et resultat genereres et oscillerende signal med en bestemt frekvens. Kretsen for resonatoren ligner på Crystal Oscillator og er som vist nedenfor:
Når resonatoren fungerer, gir de mekaniske vibrasjonene en oscillerende spenning på grunn av det piezoelektriske materialet, dvs. keramikk og den oscillerende spenningen festes deretter til elektrodene som utgang. Det omvendte konseptet brukes i tilfelle omvendt piezoelektrisk effekt.
Krystalloscillator mot resonator
Selv om de begge har samme arbeidsprosedyre og genererer frekvensoscillasjon som utgang, har de noen forskjeller i egenskaper som skyldes at oscillatoren i mange tilfeller har erstattet resonator, som er:
- Frekvensområde - Krystalloscillatoren har mye høy Q-faktor enn den for keramisk resonator, på grunn av hvilken Crystal Oscillator har et frekvensområde på 10 kHz - 100 MHz, mens frekvensområdet til keramisk resonator varierer fra 190 kHz - 50 MHz
- Output - Crystal Oscillator gir høy stabilitetsfrekvensutgang, og den keramiske resonatoren gir også stabilitetsoutput som ikke er så bra sammenlignet med Crystal Oscillator. Når det gjelder utgangsfrekvensnøyaktighet, gir Crystal Oscillator mye mer nøyaktig utgang enn den keramiske resonatoren for hvilke parametere som temperatur er et følsomt element. Nøyaktigheten for oscillatoren er 10ppm-1000ppm, mens resonatoren er 0,1% - 1%.
- Effekt på grunn av parametere - For keramisk resonator vil tykkelsen på det keramiske materialet bestemme utgangsresonansfrekvensen, mens resonansfrekvensutgangen for krystalloscillatorer avhenger av størrelsen, formen, elastisiteten og lydhastigheten i materialet. Crystal Oscillator har svært lav temperaturavhengighet, dvs. de er svært stabile selv med temperaturendringer, og den keramiske resonatoren har litt mer temperaturavhengighet enn Crystal Oscillator. For en kvartskrystalloscillator avhenger utgangskarakteristikkene av vibrasjonsmodus og vinkel som krystallet skjæres under, mens tykkelsen er viktig i resonatoren.
- Toleranse og følsomhet - Krystalloscillatoren har mindre toleranse mot støt og vibrasjoner mens den keramiske resonatoren har en høy toleranse relativt. Krystalloscillator har lav ESD-toleranse (elektrostatisk utladning) mens den keramiske resonatoren har høy ESD-toleranse. Oscillatorer er mer følsomme enn resonatorene, følsomheten kan sammenlignes når det gjelder stråling. Kvarts har en frekvenstoleranse på 0,001%, mens PZT har en toleranse på 0,5%.
- Kondensatoravhengighet - Resonatorer kan ha interne kondensatorer eller trenger eksterne, noen ganger mens oscillatoren trenger eksterne kondensatorer, og verdien deres avhenger av hvilken krystall som er designet for å fungere med.
- Materiale brukt - Krystalloscillator består av kvarts som det piezoelektriske resonatormaterialet, mens keramiske resonatorer er laget av blyzirkoniumtitanat (PZT), som er kjent som piezoelektrisk keramisk materiale med høy stabilitet. Krystalloscillator er vanskelig å produsere mens den keramiske resonatoren er enkel å produsere.
- Applikasjoner - Keramiske resonatorer brukes i mikroprosessorapplikasjoner der frekvensstabiliteten ikke er viktig, mens Crystal Oscillator finnes i alt fra TV-er til barneleker som har elektriske komponenter. Resonatorer er bra for lavhastighets seriell portkommunikasjon mens krystalloscillatorene har frekvenser tilgjengelig for å støtte høyhastighets seriell kommunikasjon også. Resonatorene har ikke frekvenser tilgjengelig for høyhastighets seriell portkommunikasjon. Når det gjelder klokkebaserte applikasjoner, er resonatorer ikke veldig egnet for en sanntidsklokke / tidtaking / veggklokke mens oscillatorer kan være egnet for tidtaking / RTC / veggklokke hvis de er innstilt med en variabel kondensator, forvent noen få minutters drift per år hvis ikke innstilt.