Kristallioskillaattorit

Kristallioskillaattorit ovat elektronisia taajuuslähteitä, jotka käyttävät kvartsikiteen resonanssia ja piezoelektristä ilmiötä vakaiden taajuuksien tuottamiseen. Ne koostuvat kvartsikristallin resonointilevystä sekä siihen liittyvistä kytkentä- ja vahvistuspiireistä; usein ne toimitetaan valmiina moduulina tai yksittäisenä komponenttina kellosignaalin lähteeksi digitaalisille järjestelmille.

Periaate ja toiminta perustuvat piezoelektriseen ilmiöön: kun kvartsikristalliin kohdistetaan sähkövirta, se alkaa värähdellä mekaanisesti. Värähtelyn taajuus vahvistuu, kun se on resonanssissa kytkentäpiirin kanssa. Kristallin taajuus määräytyy sen leikkaus, paksuus ja kytkentäyhteyksien latauskapasitanssin mukaan. Yleisön käytössä on tavallisesti fundamentaalisen tilan kristalleja sekä yliäänikristalleja (overtones), jotka mahdollistavat korkeammat taajuudet pienessä koossa.

Tyypit ja valinta eroavat käyttötarkoituksen mukaan. Fundamentaaliset kristallit tarjoavat hyvän vakauden perustason, kun taas overtonekristallit mahdollistavat korkeammat taajuudet pienemmissä koossa. Taajuuslähteen vakauteen vaikuttavat lämpötila, aging ja kuormituskapasitanssi; näitä kompensoidaan usein TCXO- tai OCXO-tyyppisillä ratkaisuilla, joilla parannetaan lämpötilariippuvuutta ja pitkän aikavälin tarkkuutta.

Käyttökohteita ovat digitaaliset kellot mikrokontrollereissa ja prosessoreissa, kommunikaatio- ja RF-laitteet sekä ajastin- ja mittausjärjestelmät. Kristallioskillaattorit tarjoavat korkean taajuustarkkuuden, matalan jitterin ja hyvän toistettavuuden, mutta ne voivat olla herkempiä mekaanisille rasituksille ja lämpötilan vaihteluille kuin jotkut muut taajuuslähteet.