Osilator kristal adalah rangkaian osilator elektronik yang digunakan untuk resonansi mekanis dari kristal getar dari bahan piezoelektrik. Ini akan membuat sinyal listrik dengan frekuensi tertentu. Frekuensi ini biasa digunakan untuk melacak waktu misalnya jam tangan digunakan dalam sirkuit terintegrasi digital untuk memberikan sinyal jam yang stabil dan juga digunakan untuk menstabilkan frekuensi untuk pemancar dan penerima radio. Kristal kuarsa terutama digunakan dalam osilator frekuensi radio (RF). Kristal kuarsa adalah jenis yang paling umum resonator piezoelektrik , di rangkaian osilator, kami menggunakannya sehingga dikenal sebagai osilator kristal. Osilator kristal harus dirancang untuk memberikan kapasitansi beban.

Ada berbagai jenis osilator sirkuit elektronik yang di gunakan yaitu: Osilator Linear - Osilator Hartley, Osilator Pergeseran Fase, Osilator Armstrong, Osilator Clapp, Osilator Colpitts . Osilator relaksasi - Osilator Royer, Osilator cincin, Multivibrator, dan Osilator Kontrol Tegangan (VCO). Segera kita akan membahas secara detail osilator kristal seperti cara kerja dan aplikasi osilator kristal.

Apa itu Kristal Kuarsa?

Kristal kuarsa menunjukkan sifat yang sangat penting yang dikenal sebagai efek piezoelektrik. Ketika tekanan mekanis diterapkan di seluruh permukaan kristal, tegangan yang sebanding dengan tekanan mekanis muncul di seluruh kristal. Tegangan itu menyebabkan distorsi pada kristal. Jumlah yang terdistorsi akan sebanding dengan tegangan yang diberikan dan juga tegangan alternatif yang diterapkan pada kristal yang menyebabkan getaran pada frekuensi aslinya.

Sirkuit Kristal Kuarsa

Gambar di bawah ini mewakili simbol elektronik dari resonator kristal piezoelektrik dan juga kristal kuarsa dalam osilator elektronik yang terdiri dari resistor, induktor, dan kapasitor.

Diagram Sirkuit Osilator Kristal

Gambar di atas adalah Osilator Kristal Kuarsa 16MHz Baru 20psc dan merupakan salah satu jenis osilator kristal, yang bekerja dengan frekuensi 16MHz.

Osilator Kristal

Umumnya, transistor bipolar atau FET digunakan dalam pembangunan sirkuit osilator Crystal. Hal ini karena penguat operasional s dapat digunakan di rangkaian osilator frekuensi rendah yang berbeda di bawah 100KHz tetapi beroperasi amplifier tidak memiliki bandwidth untuk beroperasi. Ini akan menjadi masalah pada frekuensi yang lebih tinggi yang disesuaikan dengan kristal yang berada di atas 1MHz.

Untuk mengatasi masalah ini dirancang osilator kristal Colpitts. Ini akan bekerja pada Frekuensi yang lebih tinggi. Dalam Osilator ini, Sirkuit tangki LC yang memberikan osilasi umpan balik telah digantikan oleh kristal kuarsa.

Diagram Sirkuit Osilator Kristal

Osilator Kristal Bekerja

Rangkaian osilator kristal biasanya bekerja berdasarkan prinsip efek piezoelektrik terbalik. Medan listrik yang diterapkan akan menghasilkan deformasi mekanis pada beberapa material. Jadi, ia menggunakan resonansi mekanis kristal getar, yang dibuat dengan bahan piezoelektrik untuk menghasilkan sinyal listrik dengan frekuensi tertentu.

Biasanya, osilator kristal kuarsa sangat stabil, terdiri dari faktor kualitas yang baik (Q), ukurannya kecil, dan berhubungan secara ekonomis. Karenanya, rangkaian osilator kristal kuarsa lebih unggul dibandingkan dengan resonator lain seperti rangkaian LC, garpu tala. Umumnya dalam Mikroprosesor dan Pengontrol Mikro kami menggunakan osilator kristal 8MHz.

“cara menyambungkan catu daya komputer ke ampli mobil ”

Setara sirkuit listrik juga menjelaskan aksi kristal dari kristal. Lihat saja diagram rangkaian listrik ekuivalen yang ditunjukkan di atas. Komponen dasar yang digunakan di sirkuit, induktansi L melambangkan massa kristal, kapasitansi C2 melambangkan kesesuaian, dan C1 melambangkan kapasitansi yang terbentuk karena cetakan mekanis kristal, perlawanan R mewakili gesekan struktur internal kristal, Diagram rangkaian osilator kristal kuarsa terdiri dari dua resonansi seperti resonansi seri dan paralel, yaitu dua frekuensi resonansi.

Osilator Kristal Bekerja

Resonansi seri terjadi ketika reaktansi yang dihasilkan oleh kapasitansi C1 sama dan berlawanan dengan reaktansi yang dihasilkan oleh induktansi L. Fr dan fp masing-masing mewakili frekuensi resonansi seri dan paralel, dan nilai 'fr' dan 'fp' dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut ditunjukkan pada gambar di bawah.

Diagram di atas menjelaskan rangkaian ekivalen, grafik plot untuk frekuensi resonansi, Rumus frekuensi resonansi.

Kegunaan Crystal Oscillator

Secara umum, kita tahu bahwa, dalam desain mikroprosesor dan mikrokontroler, osilator kristal digunakan demi menyediakan sinyal clock. Misalnya, mari kita pertimbangkan 8.051 mikrokontroler , dalam pengontrol khusus ini rangkaian osilator kristal eksternal akan bekerja dengan 12MHz yang penting, meskipun mikrokontroler 8051 ini (berdasarkan model) mampu bekerja pada 40 MHz (maks) harus menyediakan 12MHz di sebagian besar kasus karena untuk a siklus mesin 8051 membutuhkan 12 siklus clock, sehingga untuk memberikan kecepatan siklus efektif pada 1MHz (mengambil clock 12MHz) hingga 3,33MHz (mengambil clock maksimum 40MHz). Osilator kristal khusus ini yang memiliki kecepatan siklus pada 1MHz hingga 3,33MHz digunakan untuk menghasilkan pulsa clock yang diperlukan untuk sinkronisasi semua operasi internal.

Penerapan Osilator Kristal

Ada berbagai aplikasi untuk osilator kristal di berbagai bidang dan beberapa aplikasi osilator kristal diberikan di bawah ini

Aplikasi Colpitts Crystal Oscillator

Osilator Colpitts digunakan untuk menghasilkan sinyal keluaran sinusoidal pada frekuensi yang sangat tinggi. Osilator ini dapat digunakan sebagai berbagai jenis sensor seperti sensor suhu Karena perangkat SAW yang kami gunakan di sirkuit Colpitts, perangkat ini dapat mendeteksi langsung dari permukaannya.

Osilator Kristal Colpitts

Aplikasi osilator Colpitts terutama melibatkan di mana berbagai frekuensi digunakan. Juga digunakan dalam kondisi osilasi yang tidak teredam dan terus menerus. Dengan menggunakan beberapa perangkat di sirkuit Colpitts, kita dapat mencapai stabilitas suhu dan frekuensi tinggi yang lebih baik.

Colpitts digunakan untuk pengembangan komunikasi seluler dan komunikasi radio.

Aplikasi Osilator Kristal Armstrong

Sirkuit ini populer hingga tahun 1940-an. Ini banyak digunakan di penerima radio regeneratif. Dalam input tersebut, sinyal frekuensi radio dari antena digabungkan secara magnetis ke sirkuit tangki melalui belitan tambahan, dan umpan balik dikurangi untuk mendapatkan kendali dalam loop umpan balik. Akhirnya, ia menghasilkan filter dan amplifier frekuensi radio pita sempit. Dalam osilator kristal ini, rangkaian resonansi LC diganti dengan loop umpan balik.

Osilator Kristal Armstrong

“empat bentuk energi terbarukan ”

Di Militer dan Dirgantara

Untuk sistem komunikasi yang efisien, Crystal Oscillator digunakan di militer dan dirgantara. Itu sistem komunikasi adalah untuk membangun dan untuk tujuan navigasi dan peperangan elektronik dalam sistem panduan

Dalam Penelitian dan Pengukuran

Osilator kristal digunakan dalam penelitian dan pengukuran untuk navigasi angkasa dan tujuan pelacakan ruang angkasa, di perangkat medis dan di alat pengukur.

Aplikasi Industri Osilator Kristal

Ada banyak aplikasi industri osilator kristal. Mereka banyak digunakan di komputer, instrumentasi, sistem digital, dalam sistem loop fase-terkunci, modem, kelautan, telekomunikasi, dalam sensor dan juga dalam disk drive.

Crystal Oscillator juga digunakan dalam pengontrolan mesin, jam dan untuk menggerakkan komputer, stereo, dan dalam sistem GPS. Ini adalah aplikasi Otomotif.

Osilator kristal digunakan di banyak barang konsumen. Misalnya, sistem televisi kabel, kamera video, komputer pribadi, mainan dan video game, telepon seluler, sistem radio. Ini adalah Aplikasi Konsumen Crystal Oscillator.

Ini semua tentang apa itu Osilator Kristal , berfungsi, dan Aplikasi. Kami percaya bahwa informasi yang diberikan dalam artikel ini bermanfaat bagi Anda untuk lebih memahami konsep ini. Selanjutnya, pertanyaan tentang artikel ini atau bantuan apa pun dalam penerapannya proyek listrik dan elektronik , Anda dapat mendekati kami dengan berkomentar di bagian komentar di bawah. Ini pertanyaan untuk Anda, Apa fungsi utama osilator kristal?

Kredit Foto: