Kristelfrequentie

Kristelfrequentie is de resonantiefrequentie waarmee een piezo-elektrisch kristal trilt wanneer het wordt aangestuurd met een elektrisch veld. In kristaloscillators, zoals kwartskristallen, fungeert het kristal als een frequentie- en tijdbepalend element doordat mechanische trillingen via het piezo-elektrische effect elektricien signalen en mechanische beweging koppelen. Wanneer de aandrijffrequentie overeenkomt met een van de natuurlijke trillingsmodi, ontstaat een sterke respons die kan worden gebruikt als referentiefrequentie voor klokken en communicatieapparatuur.

De exacte kristelfrequentie hangt af van materiaaleigenschappen (elasticiteitsconstanten en dichtheid), geometrie (dikte, diameter of plaatafmetingen) en de modale aard (dikte-schakel, schuif-, of oppervlaktegolven). Kristallen resoneren in fundamentele en overtone-modussen, en de snit en oriëntatie van het kristal (bijvoorbeeld AT-cut of SC-cut bij quartz) worden gekozen om temperatuurstabiliteit en aging te optimaliseren. De combinatie van materiaal, vorm en modaliteit bepaalt dus de frequentie.

Toepassingen en kenmerken: kristaloscillators worden veel gebruikt als tijd- en frequentie referenties in horloges, radio’s, microcontrollers en diverse communicatie- en meetapparatuur. Een bekend voorbeeld is een kristal met ongeveer 32,768 kHz, veel gebruikt in horloges voor nauwkeurige tijdmeting. Hogere frequenties, zoals 8, 16 of 32 MHz, komen voor in digitale systemen en RF-onderdelen. De selectie van het kristal gebeurt met aandacht voor tolerantie, temperatuurstabiliteit en belastingscondities, die samen de haalbare stabiliteit van de oscillator bepalen.