Hi ha diversos ressonadors que s’utilitzen per a un nombre immens d’aplicacions en el camp de l’electrònica. En aquesta llista de ressonadors, els dos materials que s’utilitzen principalment són el cristall de quars i el ceràmic (fabricant un ressonador ceràmic). El cristall de quars s’utilitza a l’oscil·lador de vidre i el ceràmic al ressonador de ceràmica. Tots dos tenen el mateix objectiu de generar una freqüència d'oscil·lació mitjançant la vibració quan se'ls dóna una tensió d'entrada. Però també tenen diferències, cosa que els separa i, en conseqüència, tenen aplicacions diferents.
Què és Crystal Oscillator?
Un oscil·lador és un circuit que genera freqüència amb l'ajut d'un circuit sintonitzat i que la freqüència generada es coneix com a freqüència oscil·lant. De la mateixa manera, un oscil·lador de cristall és un dispositiu o circuit electrònic que s’utilitza per generar una freqüència estable amb l’ajut d’un cristall en lloc d’un circuit sintonitzat. Quan el cristall vibra, actua com un ressonador i, en conseqüència, genera una freqüència oscil·lada. El circuit del ressonador utilitza un cristall per generar l’oscil·lació, portat al nom de Crystal Oscillator. El símbol i el circuit d’un oscil·lador de cristall són els següents:
Obteniu més informació sobre el cristall de quars i l’oscil·lador de cristall aquí.
Què és un ressonador de ceràmica?
De manera similar al Crystal Oscil·lador, el ressonador de ceràmica és també un circuit electrònic o un dispositiu que s’utilitza per generar una sortida de freqüència d’oscil·lació amb l’ajut de la ceràmica com a material piezoelèctric de ressonància. El material pot tenir dos o més elèctrodes que, quan es connecta a un circuit oscil·lador, produeixen vibracions mecàniques i, com a resultat, es genera un senyal oscil·lant d’una freqüència específica. El circuit del ressonador és similar al de Crystal Oscillator i és el que es mostra a continuació:
Quan el ressonador funciona, les vibracions mecàniques produeixen una tensió oscil·lant a causa del material piezoelèctric, és a dir, ceràmica, i la tensió oscil·lant s’uneix als elèctrodes com a sortida. El concepte invers s'utilitza en cas d'efecte piezoelèctric invers.
Crystal Oscillator Vs Resonator
Tot i que tots dos tenen el mateix procediment de treball i generen una oscil·lació de freqüència que la sortida, tenen alguna diferència de propietats a causa de la qual l’oscil·lador ha substituït el ressonador en molts casos, que són:
- Rang de freqüència: l’Oscillador de cristall té un factor Q molt elevat que el del ressonador de ceràmica, a causa del qual l’oscil·lador de cristall té un rang de freqüència de 10 kHz a 100 MHz, mentre que el rang de freqüència del ressonador de ceràmica varia de 190 kHz a 50 MHz.
- Sortida: l'oscil·lador de vidre proporciona una sortida de freqüència d'alta estabilitat i el ressonador de ceràmica també proporciona una sortida d'estabilitat no tan bona en comparació amb l'oscil·lador de vidre. Pel que fa a la precisió de la freqüència de sortida, Crystal Oscillator proporciona una sortida molt més precisa que el ressonador ceràmic per al qual paràmetres com la temperatura són un element sensible. La precisió de l’oscil·lador és de 10 ppm a 1000 ppm mentre que per al ressonador és del 0,1% a l’1%.
- Efecte degut als paràmetres: per al ressonador ceràmic, el gruix del material ceràmic determinaria la freqüència de ressonància de sortida mentre que per als oscil·ladors de cristall la freqüència de ressonància de sortida depèn de la mida, la forma, l’elasticitat i la velocitat del so del material. El Crystal Oscillator té una dependència molt baixa de la temperatura, és a dir, són altament estables fins i tot amb canvis de temperatura i el ressonador ceràmic té una mica més de dependència de la temperatura que Crystal Oscillator. Per a un oscil·lador de vidre de quars, les característiques de sortida depenen del mode de vibració i de l'angle en què es talla el vidre mentre que en el ressonador, principalment el gruix és important.
- Tolerància i sensibilitat: l’oscil·lador de vidre té menys tolerància contra els xocs i les vibracions, mentre que el ressonador ceràmic té una tolerància elevada comparativament. L’oscil·lador de cristall té una baixa tolerància a l’ESD (descàrrega electrostàtica), mentre que el ressonador ceràmic té una tolerància a l’ESD elevada. Els oscil·ladors són més sensibles que els ressonadors, la sensibilitat es pot comparar en termes de radiació. El quars té una tolerància de freqüència del 0,001%, mentre que el PZT té una tolerància del 0,5%.
- Dependència del condensador: els ressonadors poden tenir condensadors interns o necessitar-ne de externs, de vegades, mentre que l’oscil·lador necessita condensadors externs i el seu valor depèn del cristall dissenyat per treballar.
- Material utilitzat: l’oscil·lador de vidre es compon de quars com a material de ressonador piezoelèctric, mentre que els ressonadors de ceràmica estan fets de titanat de zirconi de plom (PZT), que es coneix com a material ceràmic piezoelèctric d’alta estabilitat. L'oscil·lador de vidre és difícil de fabricar, mentre que el ressonador ceràmic és fàcil de fabricar.
- Aplicacions: els ressonadors ceràmics s’utilitzen en aplicacions de microprocessadors on l’estabilitat de freqüència no és important, mentre que l’Oscillador de Cristall es pot trobar des de televisors fins a joguines per a nens que tinguin components elèctrics. Els ressonadors són bons per a la comunicació del port sèrie de baixa velocitat, mentre que els oscil·ladors de cristall tenen freqüències disponibles per donar suport també a les comunicacions serials d’alta velocitat. Els ressonadors no tenen freqüències disponibles per a comunicacions de port sèrie d’alta velocitat. Pel que fa a les aplicacions basades en el rellotge, els ressonadors no són molt adequats per a un rellotge en temps real / cronometratge / rellotge de paret, mentre que els oscil·ladors poden ser adequats per al cronometratge / RTC / rellotge de paret si es sintonitzen amb un condensador variable, espereu uns quants minuts a la deriva per any si no afinat.