Det finns olika resonatorer som används för ett enormt antal applikationer inom elektronikområdet. I listan över resonatorer är de två främst använda materialen kvartskristall och keramik (vilket gör keramisk resonator). Kvartskristall används i Crystal Oscillator och Ceramic används i Ceramic Resonator. Båda har samma mål att generera en svängningsfrekvens genom att vibrera när en ingångsspänning ges till dem. Men de två har också vissa skillnader, vilket skiljer dem och som ett resultat har de olika applikationer.
Vad är Crystal Oscillator?
En oscillator är en krets som genererar frekvens med hjälp av en avstämd krets och den genererade frekvensen kallas oscillerande frekvens. På samma sätt är en kristalloscillator en elektronisk krets eller anordning som används för att generera en stabil frekvens med hjälp av en kristall istället för en avstämd krets. Kristallen vibrerar, den fungerar som en resonator och genererar en svängningsfrekvens. Resonatorkretsen använder en kristall för att generera svängningen, ledde till namnet som Crystal Oscillator. Symbolen och kretsen för en kristalloscillator är som visas nedan:
Lär dig mer om kvartskristall och kristalloscillator här.
Vad är en keramisk resonator?
I likhet med Crystal Oscillator är Ceramic Resonator också en elektronisk krets eller en anordning som används för att generera en utgång med oscillationsfrekvens med hjälp av Ceramic som ett resonans piezoelektriskt material. Materialet kan ha två eller flera elektroder som när de är anslutna till en oscillatorkrets får mekanisk vibration och som ett resultat genereras en oscillerande signal med en specifik frekvens. Kretsen för resonatorn liknar den för Crystal Oscillator och är som visas nedan:
När resonatorn arbetar producerar de mekaniska vibrationerna en oscillerande spänning på grund av det piezoelektriska materialet, dvs keramik och den oscillerande spänningen ansluts sedan till elektroderna som utgång. Det inversa konceptet används vid invers piezoelektrisk effekt.
Crystal Oscillator Vs Resonator
Även om de båda har samma arbetsprocedur och genererar frekvensoscillation som utdata, har de en viss skillnad i egenskaper på grund av vilka oscillatorn har ersatt resonator i många fall, vilket är:
- Frekvensomfång - Kristalloscillatorn har mycket hög Q-faktor än den för keramisk resonator, på grund av vilken kristalloscillatorn har ett frekvensområde på 10 kHz - 100 MHz, medan frekvensområdet för keramisk resonator varierar från 190 kHz - 50 MHz
- Output - Crystal Oscillator ger hög stabilitetsfrekvensutgång och den keramiska resonatorn ger också stabilitetsoutput som inte är så bra jämfört med Crystal Oscillator. När det gäller utfrekvensnoggrannhet ger Crystal Oscillator mycket mer exakt utgång än den keramiska resonatorn för vilka parametrar som temperatur är ett känsligt element. Noggrannheten för oscillatorn är 10ppm-1000ppm medan resonatorn är 0,1% - 1%.
- Effekt på grund av parametrar - För keramisk resonator skulle tjockleken på det keramiska materialet bestämma utgångsresonansfrekvensen medan för kristalloscillatorer resonansfrekvensutgången beror på ljudets storlek, form, elasticitet och hastighet i materialet. Crystal Oscillator har mycket låg temperaturberoende, dvs de är mycket stabila även med temperaturförändringar och keramikresonatorn har lite mer temperaturberoende än Crystal Oscillator. För en kvartskristalloscillator beror utmatningsegenskaperna på vibrationsläget och vinkeln under vilken kristallen skärs medan i resonatorn huvudsakligen tjockleken spelar roll.
- Tolerans och känslighet - Kristalloscillatorn har mindre tolerans mot stötar och vibrationer medan den keramiska resonatorn har en hög tolerans jämfört. Kristalloscillator har låg ESD-tolerans (elektrostatisk urladdning) medan den keramiska resonatorn har hög ESD-tolerans. Oscillatorer är känsligare än resonatorerna, känsligheten kan jämföras när det gäller strålning. Kvarts har en frekvenstolerans på 0,001%, medan PZT har en tolerans på 0,5%.
- Kondensatorberoende - Resonatorer kan ha interna kondensatorer eller behöva externa sådana ibland medan Oscillatorn behöver externa kondensatorer och deras värde beror på vilken kristall som är utformad för att fungera med.
- Material som används - Kristalloscillator består av kvarts som det piezoelektriska resonatormaterialet medan keramiska resonatorer är gjorda av blyzirkoniumtitanat (PZT), som är känt som piezoelektriskt keramiskt material med hög stabilitet. Crystal Oscillator är svår att tillverka medan den keramiska resonatorn är lätt att tillverka.
- Tillämpningar - Keramiska resonatorer används i mikroprocessorapplikationer där frekvensstabiliteten inte är viktig medan Crystal Oscillator finns i allt från tv-apparater till barnleksaker som har elektriska komponenter. Resonatorer är bra för seriell portkommunikation med låg hastighet medan kristalloscillatorerna har frekvenser tillgängliga för att stödja höghastighets seriell kommunikation också. Resonatorerna har inte tillgängliga frekvenser för höghastighets seriell portkommunikation. När det gäller klockbaserade applikationer är resonatorer inte särskilt lämpliga för en realtidsklocka / tidtagning / väggklocka medan oscillatorer kan vara lämpliga för tidtagning / RTC / väggklocka om de är inställda med en variabel kondensator, förvänta dig några minuters drift per år om inte stämd.