A kvarckristály

Mikor a számítógépek processzorai 50 MHz-es tartományban dolgoztak, egyszerűen csak be kellett tenni egy kvarcot, és már ment is minden. Aztán az órajelek emelkedésével az a probléma lépett fel, hogy 75MHz felett már nem is nagyon van kvarc.

Ráadásul a különböző processzorok más-más frekvencián működhetnek, tehát valahogy állíthatónak is kell lenni a frekvenciáknak. Erre már csak rájött a tuningolás, az 1MHz-es lépésekben való állítás igénye.

*** Elöljáróban pár szó a kvarckristályról ***

A kihasított és méretre csiszolt kvarc lapka két oldalát fémezéssel vezetővé teszik, amihez a kivezetéseket csatlakoztatják.

Hajlítás hatására a két átellenes oldalán feszültség keletkezik. Ellenkező irányú hajlításkor a feszültség is megfordul.

De ez fordítva is igaz: feszültséget rákötve meghajlik.

Ha sikerül valami módon "megpendíteni" -mint egy hangvillát- saját frekvenciáján rezeg. A "pendítést" az előbbiek miatt praktikus a rákötött feszültséggel létrehozni.

Az így "megpendített" kvarc kristály szigorúan csak a saját rezonancia-frekvenciáján rezeg és a frekvenciának megfelelő váltakozó feszültség is megjelenik a sarkain. Ezért alkalmas nagypontosságú rezgőkörök, oszcillátorok készítésére. Ellentétben a tekercsekkel, kondenzátorokkal sokkal pontosabb, kevésbé hőmérsékletfüggő és időtállóbb. Valamint a jósági tényezője (Q) is nagyságrendekkel nagyobb.
A jósági tényezőt azt befolyásolja, hogy a rezgés folyamán minden periódusban energia-veszteség keletkezik két alkalommal: LC tag esetén a rezgés árama kétszer átfolyik a tekercs ellenállásán, kétszer átforgatja a domén-kristályokat a vasmagban, kétszer átforgatja a dielektrikum molekuláit a kondenzátorban. Ezek a súrlódások hőt termelnek, csökkentik a rezgés energiáját, a rezgés lecseng, abbamarad.
Egy kvarckristály veszteségei nagyságrendekkel kisebbek.
Ha ábrázoljuk, kb így viszonyul a kvarc (kék) és egy LC-tag (piros) Q-ja:

Természetesen sokféle kvarckristály létezik. Aszerint, hogy az eredeti kristályból milyen irányban hasítják ki és milyen méretben készítik el, befolyásolni lehet rezonálásának módját, ezzel a tulajdonságait. Például a rezonancia-frekvenciáját, a hőfokfüggését, elektromos tulajdonságait.

Akár már 1db tranzisztorral is építhető kvarc oszcillátor.
Vagy 1 db logikai kapuval
Sokszor a kristályt egybe tokozzák az elektronikával.
Ha különleges stabilitásra van szükség, termosztátba helyezik. Ebben egy elektronika állandó hőmérsékleten tartja a kristályt.

A cikk még nem ért véget, kérlek, lapozz!