Vad är en kristalloscillator?

June 12

En kristalloscillator är en anordning som används för att omvandla elektrisk energi till eller producera den från mekanisk energi. I de flesta fall är dessa oscillatorer kastas en elektrisk impuls som bringar dem att oscillera vid en exakt frekvens. Frekvensen av varje kristall är stabil på en mängd olika temperaturer och tryck och i närvaro av många olika material och kemikalier, vilket gör den idealisk för verksamheter som kräver exakt timing under många omständigheter. Dessa anordningar används vanligtvis i klockor och elektronik såväl för deras precision och hållbarhet.

Egenskaperna hos kristalloscillator upptäcktes först 1880 av Pierre och Jacques Curie. Dessa två forskare upptäckt att kvartskristaller kommer att producera en elektrisk laddning när de tvingas ur form och kommer att förändra sin fysiska form när den utsätts för en elektrisk laddning, en egenskap som de namngav den piezoelektriska effekten. Experiment med dessa kristaller visade att de oscilleras vid en exakt frekvens när elektrisk ström bringades passera genom dem.

En av de viktigaste komponenterna i en kristalloscillator är kristallen själv. Många olika typer av kristaller kan användas som oscillatorer, men den vanligaste sorten är kvarts, som ofta odlas under kontrollerade förhållanden innan det klipps och används som en oscillator. Kristallen är skuren i en tunn skiva eller till formen av en stämgaffel och placerades sedan mellan två ledande metallplåtar. När ström passerar genom anordningen, börjar kristallen att expandera och krympa, eller oscillera, vid en exakt frekvens. En förstärkare som är ansluten till kristalloscillatorn ökar utmatningen av anordningen, som sedan kan användas för att klocka mekaniska eller elektriska processer.

Stabiliteten av frekvensen hos en kristalloscillator gör den idealisk för användning i klockor och elektronik. Kvartskristall har använts för att kontrollera tidpunkten för klockor sedan strax efter upptäckten av den piezoelektriska effekten. Klockor med dessa oscillatorer är kända för sin förmåga att motstå temperatur- och tryckförändringar och för att förbli korrekt under långa tidsperioder.

I elektronik är kristalloscillatorer ofta används i datorer, mobiltelefoner och radioapparater. Kristallerna är användbara i dessa enheter på grund av precisionen i deras svängning, vilket gör att kristallen som skall användas för att filtrera bort oönskade frekvenser. Den kristalloscillator expanderar också och kontrakt främst längs en axel, vilket ger enheten en låg fasförskjutning. Dessa två egenskaper ger den förmågan att tajma en process korrekt och att upprätthålla en stark signal, båda egenskaper som gör den idealisk för användning inom elektroniken.