¿Por qué el prevelance de osciladores mecánicos en circuitos electrónicos?

Question

Las fuentes de reloj en la electrónica moderna parecen venir invariablemente de cuarzo y MEMS osciladores, ambos de los cuales se generan vibraciones mecánicamente. La amplitud y la frecuencia de la vibración de los órdenes de magnitud diferente de la cotidiana, la mecánica de las vibraciones observo, por ejemplo, en instrumentos musicales. Sin embargo, es sorprendente para mí que no conseguimos fuentes de reloj en la electromagnético de dominio directamente, dicen que usando capacitiva o inductiva elementos.

Sé que los inductores son especialmente difíciles de fabricar, sin pérdidas por corrientes parásitas. Pero yo esperaría mecánica osciladores no-ideal también.

Usted podría utilizar el retardo de propagación de la electricidad, pero entonces sería difícil hacer un pequeño oscilador que opera a bajas frecuencias.

Es realmente cierto que podemos hacer microscópico de vibración de los dispositivos más ideal de lo que podemos hacer eléctrico oscilante componentes?

Answer 1

Debido a que los dispositivos mecánicos son mucho más estables que sus eléctrico contrapartes. Vamos a comparar un oscilador de cristal para un oscilador LC:

Cristal:

• Tiene una muy alta P. Según la wikipedia, un oscilador de cristal tiene un típico Q de 10.000 a 1.000.000.
• Estable con la temperatura. Muchos de los cristales que se especifica en <50 ppm por encima de su rango de temperatura, y la temperatura compensada o controlado cristales también están disponibles, a ~1ppm con la temperatura
• Fabricados con una tolerancia apretada. Hoteles de cristales normalmente se especifican a ~25ppm, pero tolerancias más estrictas están disponibles

LC o RC:

• No está disponible como un dispositivo integrado, por lo que debe ser montados fuera de la plataforma de componentes (a menos que se integran en una mcu o similar)
• Q baja, es difícil hacer un inductor con una Q mayor que unos pocos cientos de
• Sensibles a la temperatura - hacer estable la temperatura de los inductores es difícil

• Sensible al voltaje - el umbral de tensión y la tensión de carga en el circuito de realimentación es generalmente dependiente de la tensión.

  Sin embargo, eso no significa que los osciladores eléctricos se utilizan nunca, sólo que ellos no están acostumbrados, donde gran precisión que se necesita. Sin embargo tienen algunas ventajas sobre los osciladores de cristal:

• Ellos pueden ser fácilmente integrado en otro IC. Muchos microcontroladores ahora vienen con un oscilador integrado

• Que (a veces) un menor consumo de energía. Muchas veces, un microcontrolador incluye un oscilador de baja potencia para ejecutar el temporizador de vigilancia, que utiliza menos energía que una de alta velocidad (MHz) de cristal, y a veces menos energía que una baja velocidad (32.768 kHz) de cristal.
• Ya que pueden ser integrados en un IC, que pueden ser utilizados en lugares en donde el cristal sería demasiado grande
• Que puede ser sintonizada con bastante facilidad. Un cristal sólo pueden ser realmente pasó a pocos kHz su calibrado frecuencia, pero mediante el ajuste de la capacitancia del circuito LC (como con un diodo varactor), la frecuencia puede ser ajustada a través de una gama bastante amplia. Esto significa que los osciladores LC puede ser utilizado en circuitos como el Pll o Vco, posiblemente incluso bloqueado a un cristal de referencia.

No osciladores mecánicos se utilizan en muchos dispositivos, no sólo en aquellas en las que el momento exacto que se requiere.

Answer 2

No se realmente si inductores y condensadores pueden ser más precisamente de un oscilador mecánico. Si los componentes pueden funcionar de una manera estable sobre voltaje/rangos de temperatura. A menos que desee para el diseño de sus circuitos a tener una brecha de banda de referencia de tensión, un termómetro y un circuito de calefacción para mantener voltaje/temperatura constante, usted no puede conseguir inductores y condensadores para operar en cualquier lugar casi tan estable como un cristal.

Para sintonizar un cristal a la frecuencia correcta durante el proceso de fabricación, estoy asumiendo que sólo podría pulir hasta que en el tamaño correcto. Usted puede también fabricar las tapas y los inductores tan exacta que usted necesita. El problema es que simplemente no va a permanecer allí.