Es gibt verschiedene Resonatoren, die für eine Vielzahl von Anwendungen auf dem Gebiet der Elektronik eingesetzt werden. In dieser Liste von Resonatoren sind die beiden hauptsächlich verwendeten Materialien Quarzkristall und Keramik (Herstellung eines Keramikresonators). Quarzkristall wird im Kristalloszillator und Keramik im Keramikresonator verwendet. Beide haben das gleiche Ziel, eine Schwingungsfrequenz durch Vibration zu erzeugen, wenn ihnen eine Eingangsspannung gegeben wird. Aber die beiden haben auch einige Unterschiede, die sie voneinander trennen. Infolgedessen haben sie unterschiedliche Anwendungen.
Was ist Kristalloszillator?
Ein Oszillator ist eine Schaltung, die mit Hilfe einer abgestimmten Schaltung eine Frequenz erzeugt und deren erzeugte Frequenz als oszillierende Frequenz bezeichnet wird. In ähnlicher Weise ist ein Kristalloszillator eine elektronische Schaltung oder Vorrichtung, die verwendet wird, um eine stabile Frequenz mit Hilfe eines Kristalls anstelle einer abgestimmten Schaltung zu erzeugen. Wenn der Kristall vibriert, wirkt er wie ein Resonator und erzeugt dadurch eine oszillierende Frequenz. Die Resonatorschaltung verwendet einen Kristall, um die Schwingung zu erzeugen, die als Kristalloszillator bezeichnet wird. Das Symbol und die Schaltung eines Quarzoszillators sind wie folgt:
Erfahren Sie hier mehr über Quarzkristall und Kristalloszillator.
Was ist ein Keramikresonator?
Ähnlich wie der Kristalloszillator ist auch der Keramikresonator eine elektronische Schaltung oder ein Gerät, mit dem mit Hilfe von Keramik als resonierendem piezoelektrischem Material eine Ausgabe der Schwingungsfrequenz erzeugt wird. Das Material kann zwei oder mehr Elektroden aufweisen, die bei Anschluss an eine Oszillatorschaltung mechanische Schwingungen erfahren und infolgedessen ein Schwingsignal einer bestimmten Frequenz erzeugt wird. Die Schaltung für den Resonator ähnelt der des Kristalloszillators und ist wie folgt:
Wenn der Resonator arbeitet, erzeugen die mechanischen Schwingungen aufgrund des piezoelektrischen Materials, dh Keramik, eine oszillierende Spannung, und die oszillierende Spannung wird dann als Ausgang an die Elektroden angelegt. Das inverse Konzept wird bei inversem piezoelektrischen Effekt verwendet.
Kristalloszillator gegen Resonator
Obwohl beide die gleiche Arbeitsweise haben und Frequenzschwingungen als Ausgang erzeugen, weisen sie einige Unterschiede in den Eigenschaften auf, aufgrund derer der Oszillator in vielen Fällen den Resonator ersetzt hat.
- Frequenzbereich - Der Kristalloszillator hat einen viel höheren Q-Faktor als der Keramikresonator, wodurch der Kristalloszillator einen Frequenzbereich von 10 kHz bis 100 MHz hat, während der Frequenzbereich des Keramikresonators zwischen 190 kHz und 50 MHz variiert
- Ausgang - Der Kristalloszillator bietet einen hochstabilen Frequenzausgang und der Keramikresonator liefert auch einen Stabilitätsausgang, der im Vergleich zum Kristalloszillator nicht so gut ist. In Bezug auf die Genauigkeit der Ausgangsfrequenz liefert der Kristalloszillator eine viel genauere Ausgabe als der Keramikresonator, für den Parameter wie die Temperatur ein empfindliches Element sind. Die Genauigkeit für den Oszillator beträgt 10 ppm bis 1000 ppm, während für den Resonator 0,1% bis 1% betragen.
- Effekt aufgrund von Parametern - Bei Keramikresonatoren würde die Dicke des Keramikmaterials die Ausgangsresonanzfrequenz bestimmen, während bei Kristalloszillatoren die Resonanzfrequenzausgabe von der Größe, Form, Elastizität und Schallgeschwindigkeit des Materials abhängt. Der Kristalloszillator hat eine sehr geringe Temperaturabhängigkeit, dh er ist selbst bei Temperaturänderungen sehr stabil, und der Keramikresonator ist etwas temperaturabhängiger als der Kristalloszillator. Bei einem Quarzkristalloszillator hängen die Ausgangseigenschaften vom Vibrationsmodus und dem Winkel ab, in dem der Kristall geschnitten wird, während im Resonator hauptsächlich die Dicke eine Rolle spielt.
- Toleranz und Empfindlichkeit - Der Kristalloszillator hat eine geringere Toleranz gegenüber Stößen und Vibrationen, während der Keramikresonator eine vergleichsweise hohe Toleranz aufweist. Der Kristalloszillator hat eine niedrige ESD-Toleranz (Electrostatic Discharge), während der Keramikresonator eine hohe ESD-Toleranz aufweist. Oszillatoren sind empfindlicher als die Resonatoren, die Empfindlichkeit kann hinsichtlich der Strahlung verglichen werden. Quarz hat eine Frequenztoleranz von 0,001%, während PZT eine Toleranz von 0,5% hat.
- Kondensatorabhängigkeit - Resonatoren können interne Kondensatoren haben oder manchmal externe, während der Oszillator externe Kondensatoren benötigt und ihr Wert davon abhängt, mit welchem Kristall gearbeitet werden soll.
- Verwendetes Material - Der Kristalloszillator besteht aus Quarz als piezoelektrischem Resonatormaterial, während Keramikresonatoren aus Bleizirkoniumtitanat (PZT) bestehen, das als hochstabiles piezoelektrisches Keramikmaterial bekannt ist. Kristalloszillator ist schwierig herzustellen, während der Keramikresonator einfach herzustellen ist.
- Anwendungen - Keramikresonatoren werden in Mikroprozessoranwendungen verwendet, bei denen die Frequenzstabilität nicht wichtig ist, während der Kristalloszillator in allen Bereichen zu finden ist, vom Fernseher bis zum Kinderspielzeug mit elektrischen Komponenten. Resonatoren eignen sich gut für die serielle Kommunikation mit niedriger Geschwindigkeit, während die Quarzoszillatoren über Frequenzen verfügen, die auch die serielle Kommunikation mit hoher Geschwindigkeit unterstützen. Für die Resonatoren stehen keine Frequenzen für die serielle Hochgeschwindigkeitskommunikation zur Verfügung. In Bezug auf taktbasierte Anwendungen sind Resonatoren für eine Echtzeituhr / Zeitmessung / Wanduhr nicht sehr geeignet, während Oszillatoren für Zeitmessung / RTC / Wanduhr geeignet sein können, wenn sie mit einem variablen Kondensator abgestimmt sind. Wenn nicht, erwarten Sie eine Drift von wenigen Minuten pro Jahr abgestimmt.