Kristal Osilatör Nedir? Ne İşe Yarar?

Genel olarak osilatörler, kuvvetlendirici ve geribesleme kısımlarında oluşan, girişinde herhangi bir işaret yokken çıkışında devrenin kendisi tarafından belirlenmiş dalga formlu işaret üreten elektronik devrelerdir. Dalga formlu işaret üretilirken, bunun tam ve kararlı olması istendiği durumlar olmaktadır. İşte bu durumu sağlamak için Kristal Osilatörler kullanılır.

Tam ve kararlı bir osilasyonun sağlanabilmesi için de osilatörlerin geribesleme yolu üzerinde piezoelektrik kristal adı verilen doğal yapılar kullanılır. Bu kristaller üzerine bir AC gerilim uygulandığında mekanik uygulanan frekansta titreşim oluşturur. Bunun tersi de doğrudur. Yani kristal titreşime uğrarsa üzerinde bir gerilim oluşur.

Önerilen Yazı » Osilatör Nedir? Ne İşe Yarar? Çeşitleri Nelerdir?

Bir kristalin kesim biçimi, kristalin çalışma frekansı ile doğrudan ilişkilidir. Bundan dolayı kristaller iki tür kesilerek üretilir. Birincisi ana frekans üreten kristallerdir. Bu tür kristaller genel olarak en çok 50Mhz´e kadar yapılır. İkincisi ise ana frekansının üzerinde çalışan kristallerdir (overtone). Overtone kristaller en az 50Mhz ya da daha üzeri frekansta çalışacak şekilde üretilir.

Kristalin elektriksel modeli alt taraftaki resimde görülmektedir. Eş değer devreye bakıldığında sol tarafta seri R-L-C devresi görülmektedir. Kristal herhangi bir devreye bağlı değilse bu devre geçerlidir. Sağ taraftaki Cj ise kristalin bir devreye bağlandığında bağlantı uçları arasındaki kapasiteyi temsil eder.

Şeklin sol tarafındaki L ve C kristalin rezonans frekansını belirler. R direnci ise kristalin mekanik salınıma yaptığı direnmedir. R direnci ihmal edilirse seri kısmın rezonans frekansı;

formülü ile bulunur.

Eş değer devrenin sağ tarafındaki seri rezonans devresine paralel Cj kondansatörünün değeri seri rezonans kısmındaki kondansatörden çok büyüktür. Yaklaşık olarak Cp>100 Cs’dir. Bu durumda kristalin paralel devre olarak rezonans frekansı;

formülü ile hesaplanır.

Paralel rezonansta oluşan frekans, seri rezonansta oluşan frekanstan biraz daha yüksektir. Cj kondansatörü kristalin bağlantıları ile ilgili olduğu için kristale dışarıdan ayarlı bir kondansatör takarak (trimmer kondansatör) frekansı çok az aşağı ya da yukarı çekmek mümkündür. Bu durumdan ince ayar yapmak için yararlanılır. Kristal hacmi ısındığı ya da soğuduğu zaman değişir. Bu değişim frekansı etkiler ve az olmasına rağmen hassas devrelerde istenmez. Isıya bağlı frekans kaymasını önlemek için kristaller sabit ısıda çalıştırılır.