Час кварцових годин регулюється кристалічним осцилятором . Цей кристалічний генератор ефективно утворює схему RLC. Якщо це так, якими властивостями володіє кристалічний осцилятор, що робить його вигіднішим за ланцюгом RLC?
Відповіді:
Кристалічні осцилятори набагато точніші, вони невеликі, мають низькі температурні коефіцієнти і низький дрейф при низькій вартості.
Кварцовий кристал - це механічний резонатор з особливо стійкими властивостями. Кварц - дуже стійкий матеріал - він не «старіє», або сильно змінюється з температурою. Також можна приготувати кварц, щоб бути дуже чистим і мати стійкі властивості. Кварц також трохи п’єзоелектричний - електричне поле викликає відхилення, а відхилення генерує електричний заряд.
При правильному розрізанні (із заданою орієнтацією на осі кристала) та встановленому правильно, механічні властивості (в основному жорсткість) не залежать від температури. Контакти на кристалі означають, що механічна вібрація генерує електричний заряд, і при правильному налаштуванні (з підсилювачем) всю систему можна зробити резонансною на стабільній частоті.
Електрично це можна моделювати як мережу RLC з подібними властивостями. Значення RLC можуть бути дивовижними - як правило, фракції ємності FF та багато генів індуктивності.
Хоча кварцовий кристал можна моделювати як схему RLC, це насправді це не так.
Розріз і розміри кристала викликають резонанс його з певною частотою, і це можна набагато точніше визначити, ніж схема, виготовлена з дискретних R, L's & C.
Причина - точність. Для конденсаторів 2% вважається дуже хорошою переносимістю. Я не впевнений у індукторах, але, напевно, схоже. Резистори кращі, ніж конденсатори або індуктори, але ви не можете створити генератор з резисторами самостійно.
Якщо поставити ці цифри в перспективі: 1% еквівалентно 36 секундам на годину або 14 хвилин і 24 секунди на день, що було б абсолютно неприйнятною точністю для годинника.
З мого досвіду, замість заміни компонентів RLC генератора додається кристал . Причина, яку він "додає", полягає в тому, щоб дати та підтримувати задану частоту точніше, ніж використання лише компонентів RLC. Причина, що кристал забезпечує більшу точність, полягає в тому, що він може бути виготовлений для "більш жорстких" допусків, ніж компоненти RLC та його високе властивість Q.
Кристалічний генератор має властивості дешевизни в плані складності ланцюга та ціні одиниці, що робить його вигіднішим за схемою RLC. Схема RLC вимагає більше деталей та налаштувань. Якщо правильно розроблені та відкалібровані, годинник RLC такий же точний, як годинник з кришталевим генератором. Вся справа в вартості та розмірах.