Кварцевый генератор против резонатора

Существуют различные резонаторы, которые используются в огромном количестве приложений в области электроники. В этом списке резонаторов в основном используются два материала: кристалл кварца и керамика (для изготовления керамического резонатора). Кристалл кварца используется в кварцевом генераторе, а керамика используется в керамическом резонаторе. Оба они имеют одну и ту же цель - генерировать частоту колебаний путем вибрации при подаче на них входного напряжения. Но у них тоже есть некоторые различия, которые разделяют их, и, как следствие, у них разные приложения.

Что такое кристаллический осциллятор?

Генератор представляет собой схему, которая генерирует частоту с помощью колебательного контура и, что генерируется частота известна как осциллирующая частоты. Точно так же кварцевый генератор - это электронная схема или устройство, которое используется для генерации стабильной частоты с помощью кристалла вместо настроенной схемы. Кристалл, когда вибрирует, действует как резонатор и в результате генерирует колебательную частоту. В цепи резонатора используется кристалл для генерации колебаний, что и привело к названию Crystal Oscillator. Символ и схема кварцевого генератора показаны ниже:

Узнайте больше о кварцевом кристалле и кварцевом генераторе здесь.

Что такое керамический резонатор?

Подобно кварцевому генератору, керамический резонатор также представляет собой электронную схему или устройство, используемое для генерации выходного сигнала частоты колебаний с помощью керамики в качестве резонирующего пьезоэлектрического материала. Материал может иметь два или более электродов, которые при подключении к цепи генератора испытывают механическую вибрацию, и в результате генерируется колебательный сигнал определенной частоты. Схема резонатора аналогична схеме кристаллического осциллятора и показана ниже:

Когда резонатор работает, механические колебания создают колебательное напряжение из-за пьезоэлектрического материала, то есть керамики, и колебательное напряжение затем передается на электроды в качестве выходного сигнала. Обратный принцип используется в случае обратного пьезоэффекта.

Кристаллический осциллятор против резонатора

Хотя оба они имеют одинаковую рабочую процедуру и генерируют колебания частоты в качестве выходного сигнала, у них есть некоторые различия в свойствах, из-за которых генератор во многих случаях заменяет резонатор, а именно:

• Частотный диапазон - кварцевый генератор имеет гораздо более высокую добротность, чем у керамического резонатора, благодаря чему кварцевый генератор имеет частотный диапазон от 10 кГц до 100 МГц, а частотный диапазон керамического резонатора варьируется от 190 кГц до 50 МГц.

• Выход - Кристаллический осциллятор обеспечивает высокую стабильность частоты на выходе, а керамический резонатор также обеспечивает стабильный выход, не такой хороший по сравнению с кварцевым генератором. Что касается точности выходной частоты, кварцевый осциллятор обеспечивает гораздо более точный выходной сигнал, чем керамический резонатор, для которого такие параметры, как температура, являются чувствительным элементом. Точность генератора составляет 10–1000 частей на миллион, а для резонатора - 0,1–1%.

• Эффект, обусловленный параметрами - для керамического резонатора толщина керамического материала будет определять выходную резонансную частоту, в то время как для кристаллических генераторов выходная резонансная частота зависит от размера, формы, эластичности и скорости звука в материале. Кристаллический осциллятор имеет очень низкую зависимость от температуры, то есть они очень стабильны даже при изменении температуры, а керамический резонатор немного больше зависит от температуры, чем кварцевый осциллятор. Для кварцевого кварцевого генератора выходные характеристики зависят от режима вибрации и угла, под которым кристалл разрезается, в то время как в резонаторе в основном имеет значение толщина.

• Допуск и чувствительность - кварцевый осциллятор имеет меньшую устойчивость к ударам и вибрации, в то время как керамический резонатор имеет сравнительно высокую устойчивость. Кварцевый генератор имеет низкий допуск ESD (электростатический разряд), в то время как керамический резонатор имеет высокий допуск ESD. Осцилляторы более чувствительны, чем резонаторы, чувствительность можно сравнить по излучению. Кварц имеет допуск по частоте 0,001%, а PZT - 0,5%.

• Зависимость от конденсатора - резонаторы могут иметь внутренние конденсаторы или иногда нуждаться во внешних конденсаторах, в то время как генератору требуются внешние конденсаторы, и их значение зависит от того, с каким кристаллом предназначен для работы.

• Используемый материал - Кристаллический осциллятор состоит из кварца в качестве материала пьезоэлектрического резонатора, а керамические резонаторы изготовлены из титаната свинца-циркония (PZT), известного как пьезоэлектрический керамический материал с высокой стабильностью. Кристаллический осциллятор сложно изготовить, а керамический резонатор - легко.

• Применения - Керамические резонаторы используются в микропроцессорных приложениях, где стабильность частоты не важна, в то время как кристаллический осциллятор можно найти во всем, от телевизоров до детских игрушек с электрическими компонентами. Резонаторы хороши для низкоскоростной связи через последовательный порт, в то время как кварцевые генераторы имеют частоты, доступные также для поддержки высокоскоростной последовательной связи. Резонаторы не имеют частот, доступных для высокоскоростной связи через последовательный порт. С точки зрения приложений на основе часов, резонаторы не очень подходят для часов реального времени / хронометража / настенных часов, в то время как осцилляторы могут подходить для хронометража / RTC / настенных часов, если они настроены с переменным конденсатором, ожидайте дрейфа на несколько минут в год, если нет настроен.