Oscillatore Pierce: funzionamento e sue applicazioni

Abbiamo diversi tipi di oscillatori disponibili a seconda delle loro caratteristiche e caratteristiche. Ma in questo, gli oscillatori più utilizzati sono oscillatori a cristallo, Oscillatore Hartley , Oscillatore Dynatron, oscillatori RC, ecc. Lo scopo principale di questi oscillatori è generare oscillazioni di frequenza stabili continuamente e frequentemente. Tra tutti i diversi tipi di oscillatori a cristallo dell'oscillatore mostra l'eccellente stabilità della frequenza. Possono generare le oscillazioni alla frequenza di risonanza senza distorsioni e anche l'effetto della temperatura è molto basso nell'oscillatore a cristallo a causa della caratteristica unica del materiale cristallino. Il oscillatore a cristallo utilizza il principio di effetto piezoelettrico per generare oscillazioni di frequenza. Alla fine di questo articolo, acquisiremo conoscenze sulla definizione, sul diagramma e sulle sue applicazioni dell'oscillatore di perforazione.

Cos'è un Pierce Oscillator?

Questo è un tipo di oscillatore elettronico particolarmente utilizzato negli oscillatori a cristallo per creare una frequenza stabile di oscillazioni utilizzando il principio dell'effetto piezoelettrico. A causa del costo, delle dimensioni, della complessità e della potenza rispetto agli oscillatori standard, questi sono ampiamente preferiti nella maggior parte delle soluzioni e dei dispositivi embedded per creare oscillazioni di frequenza stabili. Un semplice oscillatore a perforazione ha i seguenti componenti come un digitale inverter , resistore, due condensatori e uno cristallo di quarzo .

Pierce Oscillator Circuit

La seguente figura 1 mostra il diagramma dell'oscillatore a perforazione semplice e la figura 2 mostra lo schema circuitale semplificato di un oscillatore a perforazione. Nel circuito sopra, X1 indica il dispositivo a cristallo, il resistore R1 come resistore di retroazione, U1 è un invertitore digitale, C1 e C2 sono i condensatori collegati in parallelo. Questi rientrano nella parte di progettazione.

schema-circuito-oscillatore-perforatore

Operazione

Il resistore di retroazione R1 nella figura 1 serve per realizzare un inverter lineare caricando la capacità di ingresso dell'inverter dall'uscita dell'inverter e se l'inverter è ideale, allora con valori di impedenza di ingresso infiniti e impedenza di uscita zero. Con questo, le tensioni di ingresso e di uscita devono essere uguali. Pertanto l'inverter opera nella regione di transizione.

schema-circuito-oscillatore-perforazione-semplificato

• L'inverter U1 fornisce lo sfasamento di 180 ° nel loop.
• I condensatori C1 e C2, cristallo X1 insieme forniscono un ulteriore sfasamento di 180 ° al loop per soddisfare i criteri di sfasamento di Barkhausen per le oscillazioni.
• In generale, i valori C1 e C2 vengono scelti per essere uguali.
• Nella figura 1 dell'oscillatore Pierce, il cristallo X1 è un modo parallelo con C1 e C2 per funzionare nella regione induttiva. Questo è chiamato cristallo parallelo.

Per generare le oscillazioni ad una frequenza di risonanza il circuito dell'oscillatore deve soddisfare le due condizioni che vengono chiamate criteri di Barkhausen. Sono:

• Il valore di grandezza del guadagno del loop deve essere unitario.
• Lo sfasamento attorno al loop dovrebbe essere di 360 ° o 0 °.

Se l'oscillatore soddisfa le due condizioni precedenti, solo loro possono essere un degno oscillatore. Qui, questo oscillatore soddisfa le due condizioni di Barkhausen di cui sopra tramite il loop del circuito e l'utilizzo di un inverter.

Applicazioni

Il applicazioni dell'oscillatore di perforazione include il seguente.

• Questi oscillatori sono applicabili in soluzioni integrate e in dispositivi PLL (phase-locked loop).
• Nei microfoni, nei dispositivi a comando vocale e nei dispositivi che convertono l'energia sonora in energia elettrica in tali dispositivi, questi sono preferiti a causa del suo eccellente fattore di stabilità della frequenza.
• A causa del suo basso costo di produzione, è utile nella maggior parte delle applicazioni elettroniche di consumo.

Quindi, Oscillatore Pierce è un oscillatore ampiamente utilizzato in soluzioni embedded e alcuni dispositivi a causa della sua semplice costruzione di circuiti, frequenza di risonanza stabile. Nessun parametro può influenzare la sua frequenza di risonanza. Quindi può generare le frequenze costanti delle oscillazioni. Ma in alcuni inverter digitali, il ritardo di propagazione è troppo piccolo. Quindi dobbiamo considerare quali non hanno un ritardo di propagazione maggiore.