Próbuję ustalić różnicę między kryształami, oscylatorami i rezonatorami. Zaczynam to rozumieć, ale wciąż mam pytania.
Z mojego zrozumienia, oscylator jest zbudowany z kryształu i dwóch kondensatorów. Czym jest rezonator? Czy to jest różnica terminologiczna?
Jeśli oscylator i rezonator są podobne, dlaczego te dwa elementy:
http://www.digikey.com/product-detail/en/HWZT-16.00MD/535-9379-ND/675574
http://www.digikey.com/product-detail/en/FCR16.0M2G/445-1646-ND/653108
mają dwa bolce i brak uziemienia. Podczas gdy ten
http://www.digikey.com/product-detail/en/ZTT-16.00MX/X908-ND/170095
ma trzy piny, z których jeden jest uziemieniem?
Czy którekolwiek z tych trzech urządzeń będzie działać jako zegar zewnętrzny dla mikrokontrolera?
PS: Punkty bonusowe za wyjaśnienie, w jaki sposób kondensatory pomagają kryształowi działać poprawnie. :)
źródło
Odpowiedzi:
Zarówno rezonatory ceramiczne, jak i kryształy kwarcu działają na tej samej zasadzie: wibrują mechanicznie, gdy do nich zostanie przyłożony sygnał prądu przemiennego. Kryształy kwarcu są bardziej dokładne i stabilne temperaturowo niż rezonatory ceramiczne. Rezonator lub sam kryształ ma dwa połączenia. Po lewej stronie kryształu, po prawej rezonator ceramiczny.
Jak mówisz, oscylator potrzebuje dodatkowych komponentów, dwóch kondensatorów. Aktywną częścią, która sprawia, że oscylator działa, jest wzmacniacz, który dostarcza energię, aby utrzymać oscylację w ruchu.
Niektóre mikrokontrolery mają oscylator niskiej częstotliwości dla kryształu 32,768 kHz, który często ma wbudowane kondensatory, tak że potrzebujesz tylko dwóch połączeń dla kryształu (po lewej). Większość oscylatorów wymaga jednak kondensatorów zewnętrznie, a następnie masz połączenia: wejście ze wzmacniacza, wyjście do wzmacniacza i uziemienie kondensatorów. Rezonator z trzema pinami ma zintegrowane kondensatory.
Funkcja kondensatorów: aby oscylować w zamkniętej pętli wzmacniacz-kryształ musi mieć całkowite przesunięcie fazowe o 360 °. Wzmacniacz odwraca się, więc to 180 °. Wraz z kondensatorami kryształ dba o pozostałe 180 °.
edytuj
Kiedy włączysz oscylator kwarcowy, to tylko wzmacniacz, nie uzyskasz jeszcze żądanej częstotliwości. Jedyną rzeczą, jaką jest hałas o niskim poziomie w szerokim paśmie. Oscylator wzmacnia ten hałas i przepuszcza go przez kryształ, na który ponownie wchodzi do oscylatora, który wzmacnia go ponownie i tak dalej. Czy nie powinno to powodować zbyt dużego hałasu? Nie, właściwości kryształu są takie, że będzie on przekazywał tylko bardzo niewielką ilość szumu wokół częstotliwości rezonansowej. Cała reszta zostanie osłabiona. W końcu pozostaje tylko częstotliwość rezonansowa, a następnie oscylujemy.
Możesz to porównać z trampoliną. Wyobraź sobie grupę dzieci skaczących na nią losowo. Trampolina niewiele się porusza, a dzieci muszą się wysilić, aby skoczyć zaledwie 20 cm w górę. Ale po pewnym czasie zaczną się synchronizować, a trampolina podąży za skokiem. Dzieci będą skakać coraz wyżej przy mniejszym wysiłku. Trampolina będzie oscylować przy częstotliwości rezonansowej (około 1 Hz) i ciężko będzie skakać szybciej lub wolniej. To częstotliwości, które zostaną odfiltrowane.
Dziecko skaczące na trampolinie jest wzmacniaczem, dostarcza energię, aby utrzymać oscylację.
Dalszy odczyt
MSP430 32 kHz oscylatory kwarcowe
źródło
Aby odpowiedzieć na twoje pytanie, rezonator jest zasadniczo niskobudżetowym kryształem.
Oscylator to obwód wzmacniacza ze sprzężeniem zwrotnym, dzięki czemu oscyluje, oraz „element określający częstotliwość”, który utrzymuje oscylację na pożądanej częstotliwości. Kryształ może być wykonany dla precyzyjnej częstotliwości i będzie dryfował bardzo niewiele, jeśli zmieni się temperatura lub pojemność błądząca. Jest również bardzo wydajny i wymaga bardzo małej mocy, aby utrzymać oscylację. Kryształy są zwykle wykonane z kwarcu i płacisz za wszystkie powyższe funkcje.
Rezonatory wykonane są raczej z elementów ceramicznych niż z kwarcu. Nie utrzymują również swojej częstotliwości. Może to nie być ważne dla mikroprocesora, ale będzie ważne, jeśli obwód jest używany w radiu, zegarze lub innych aplikacjach o krytycznym czasie. Kosztują mniej i dlatego są stosowane tam, gdzie stabilność nie jest tak ważna.
Mikroprocesory często mają wbudowaną „część wzmacniacza”, więc wystarczy, że dodasz rezonator lub kryształ. W przeciwnym razie albo zbudujesz obwód oscylatora, albo możesz kupić „moduł oscylatora”, który zawiera wszystkie niezbędne elementy w puszce. Musisz dostarczyć zasilanie do modułu oscylatora.
W przypadku poziomów czasowych „nie przejmuj się” niektóre mikroprocesory pozwalają na zastosowanie obwodu RC (rezystor i kondensator) jako elementu determinującego częstotliwość. Microchip PIC ma nawet wszystko wbudowane.
źródło
Znaleziono dobrą notę aplikacyjną dostarczoną przez Maxima - Zegar mikrokontrolera - Kryształ, Rezonator, Oscylator RC lub Oscylator silikonowy
źródło