Der er forskellige resonatorer, der bruges til et enormt antal applikationer inden for elektronik. På listen over resonatorer er de to primært anvendte materialer kvartskrystal og keramik (hvilket gør keramisk resonator). Kvartskrystal bruges i krystaloscillator og keramik bruges i keramisk resonator. Begge har det samme mål at generere en svingningsfrekvens ved at vibrere, når der gives en indgangsspænding til dem. Men de to har også nogle forskelle, som adskiller dem, og som et resultat har de forskellige applikationer.
Hvad er Crystal Oscillator?
En oscillator er et kredsløb, der genererer frekvens ved hjælp af et indstillet kredsløb, og den genererede frekvens er kendt som oscillerende frekvens. Tilsvarende er en krystaloscillator et elektronisk kredsløb eller en enhed, der bruges til at generere en stabil frekvens ved hjælp af en krystal i stedet for et indstillet kredsløb. Krystallen, når den vibrerer, fungerer som en resonator og genererer som et resultat en svingende frekvens. Resonatorkredsløbet bruger en krystal til at generere svingningen, ført til navnet som Crystal Oscillator. Symbolet og kredsløbet for en krystaloscillator er som vist nedenfor:
Lær mere om kvartskrystal og krystaloscillator her.
Hvad er en keramisk resonator?
I lighed med krystaloscillatoren er Ceramic Resonator også et elektronisk kredsløb eller en enhed, der bruges til at generere et output med svingningsfrekvens ved hjælp af Ceramic som et resonans piezoelektrisk materiale. Materialet kan have to eller flere elektroder, som når de er tilsluttet et oscillatorkredsløb får mekanisk vibration, og som et resultat genereres der et oscillerende signal med en bestemt frekvens. Kredsløbet for resonatoren svarer til krystaloscillatoren og er som vist nedenfor:
Når resonatoren fungerer, frembringer de mekaniske vibrationer en oscillerende spænding på grund af det piezoelektriske materiale, dvs. keramik, og den oscillerende spænding fastgøres derefter til elektroderne som output. Det omvendte koncept bruges i tilfælde af invers piezoelektrisk effekt.
Crystal Oscillator Vs Resonator
Selvom de begge har den samme arbejdsprocedure og genererer frekvensoscillation som output, har de en vis forskel i egenskaber, som oscillatoren i mange tilfælde har erstattet resonator, som er:
- Frekvensområde - Krystaloscillatoren har meget høj Q-faktor end den for keramisk resonator, hvorfor Crystal Oscillator har et frekvensområde fra 10 kHz - 100 MHz, mens frekvensområdet for keramisk resonator varierer fra 190 kHz - 50 MHz
- Output - Crystal Oscillator giver output med høj stabilitetsfrekvens, og Ceramic resonator giver også stabilitetsoutput, der ikke er så god sammenlignet med Crystal Oscillator. Med hensyn til outputfrekvensnøjagtighed giver Crystal Oscillator meget mere præcis output end den keramiske resonator, for hvilke parametre som temperatur er et følsomt element. Nøjagtigheden for oscillatoren er 10ppm-1000ppm, mens resonatoren er 0,1% - 1%.
- Effekt på grund af parametre - For keramisk resonator ville tykkelsen af det keramiske materiale bestemme outputresonansfrekvensen, mens resonansfrekvensoutput for Crystal Oscillators afhænger af lydens størrelse, form, elasticitet og hastighed i materialet. Crystal Oscillator har meget lav temperaturafhængighed, dvs. de er meget stabile selv med temperaturændringer, og den keramiske resonator har lidt mere afhængighed af temperaturen end Crystal Oscillator. For en kvartskrystaloscillator afhænger outputegenskaberne af den vibrationstilstand og den vinkel, hvormed krystallen skæres, mens tykkelsen er vigtig i resonator.
- Tolerance og følsomhed - Crystal Oscillator har mindre tolerance over for stød og vibrationer, mens den keramiske resonator har en høj tolerance sammenlignet. Krystaloscillator har lav ESD-tolerance (elektrostatisk afladning), mens den keramiske resonator har en høj ESD-tolerance. Oscillatorer er mere følsomme end resonatorerne, følsomheden kan sammenlignes med hensyn til stråling. Kvarts har en frekvenstolerance på 0,001%, mens PZT har en tolerance på 0,5%.
- Kondensatorafhængighed - Resonatorer kan have interne kondensatorer eller har brug for eksterne, nogle gange, mens oscillatoren har brug for eksterne kondensatorer, og deres værdi afhænger af, hvilken krystal der er designet til at arbejde med.
- Brugt materiale - Krystaloscillator består af kvarts som det piezoelektriske resonatormateriale, mens keramiske resonatorer er lavet af blyzirconiumtitanat (PZT), som er kendt som piezoelektrisk keramisk materiale med høj stabilitet. Krystaloscillator er vanskelig at fremstille, mens den keramiske resonator er nem at fremstille.
- Anvendelser - Keramiske resonatorer bruges i mikroprocessorapplikationer, hvor frekvensstabiliteten ikke er vigtig, mens Crystal Oscillator kan findes i alt fra fjernsyn til børns legetøj, der har elektriske komponenter. Resonatorer er gode til seriel portkommunikation med lav hastighed, mens krystaloscillatorerne også har frekvenser til understøttelse af højhastigheds seriel kommunikation. Resonatorerne har ikke frekvenser tilgængelige til højhastigheds seriel portkommunikation. Med hensyn til urbaserede applikationer er resonatorer ikke særlig velegnede til et realtidsur / tidtagning / vægur, mens oscillatorer kan være egnede til tidtagning / RTC / vægur, hvis de er indstillet med en variabel kondensator, forvent nogle få minutters drift pr. År, hvis ikke indstillet.