Mis on kristallostsillaator?

Kristallostsillaator on seade, mida kasutatakse elektrienergia muundamiseks mehaaniliseks energiaks või selle tootmiseks. Enamasti on need ostsillaatorid allutatud elektrilisele impulsile, mis põhjustab nende võnkumise täpse sagedusega. Iga kristalli sagedus jääb stabiilseks erinevatel temperatuuridel ja rõhkudel ning paljude erinevate materjalide ja kemikaalide juuresolekul, mistõttu on see ideaalne toiminguteks, mis nõuavad paljudel juhtudel täpset ajastust. Neid seadmeid kasutatakse tavaliselt kellades ja elektroonikas nii nende täpsuse kui ka vastupidavuse tõttu.

Kristallostsillaatori omadused avastasid esmakordselt 1880. aastal Pierre ja Jacques Curie. Need kaks teadlast avastasid, et kvartskristallid tekitavad vormist väljasurumisel elektrilaengu ja muudavad oma füüsilist kuju, kui neile avaldatakse elektrilaeng – omadus, mida nad nimetasid piesoelektriliseks efektiks. Nende kristallidega läbiviidud katsed näitasid, et need võngusid elektrivoolu läbimisel täpse sagedusega.

Kristallostsillaatori üks põhikomponente on kristall ise. Ostsillaatoritena saab kasutada palju erinevat tüüpi kristalle, kuid kõige sagedamini kasutatav sort on kvarts, mida kasvatatakse sageli kontrollitud tingimustes enne selle lõikamist ja ostsillaatorina kasutamist. Kristall lõigatakse õhukeseks viiluks või häälehargi kujuliseks ja asetatakse seejärel kahe juhtiva metallplaadi vahele. Kui vool juhitakse läbi seadme, hakkab kristall täpse sagedusega paisuma ja kokku tõmbuma ehk võnkuma. Kristallostsillaatoriga ühendatud võimendi suurendab seadme väljundit, mida saab seejärel kasutada mehaaniliste või elektriliste protsesside ajastamiseks.

Kristallostsillaatori sageduse stabiilsus muudab selle ideaalseks kasutamiseks kellades ja elektroonikas. Kvartskristalli on kasutatud kellade ajastuse juhtimiseks juba varsti pärast piesoelektrilise efekti avastamist. Nende ostsillaatoritega kellad on tuntud oma võime poolest taluda temperatuuri- ja rõhumuutusi ning püsida täpsed pikka aega.

Elektroonikas kasutatakse kristallostsillaatoreid sageli arvutites, mobiiltelefonides ja raadiotes. Kristallid on nendes seadmetes kasulikud nende võnke täpsuse tõttu, mis võimaldab kristalli kasutada soovimatute sageduste väljafiltreerimiseks. Ka kristallostsillaator laieneb ja tõmbub kokku peamiselt mööda ühte telge, mis annab seadmele väikese faasinihke. Need kaks omadust annavad sellele võimaluse protsessi täpselt ajastada ja säilitada tugevat signaali – mõlemad omadused muudavad selle elektroonikas kasutamiseks ideaalseks.