Kristāls pret rezonatoru: atšķirība un salīdzinājums

Senatnē diennakts laika noteikšanai bija daudz dīvainu metožu. Dažas no metodēm ir - saules pulksteņi, ūdens pulksteņi, smilšu pulksteņi, astronomiskie pulksteņi, atcelšanas pulksteņi un daudzi citi.

Pēc visa tā 1511. gadā pirmo pulksteni izgudroja Pīters Henleins. Viņš bija atslēdznieks un piederēja Nirnbergai un ir pazīstams kā mūsdienu pulksteņu radītājs.

Atslēgas

1. Kristāli ir pjezoelektriski materiāli, savukārt rezonatori sastāv no keramikas vai citiem materiāliem.
2. Kristāli nodrošina augstāku frekvences stabilitāti un zemākus temperatūras koeficientus nekā rezonatori.
3. Rezonatori ir lētāki un var darboties plašākā frekvenču diapazonā nekā kristāli.

Kristāls pret rezonatoru

Kristāls ir materiāls, kas pazīstams arī kā kvarcs kristāls, un tas tiek izmantots pulksteņu iekārtās tā īpašās iezīmes dēļ, kas ļauj tam svārstīties vēlamajā frekvencē. Rezonators ir materiāls, kas izgatavots no keramikas, ko izmanto pulksteņu avotos, galvenokārt mikroprocesoros, kur tas nav būtisks.

Kristāls vai kvarca kristāls ir materiāls, ko savā iekārtās izmanto kā pulksteņa avotu. Tam ir īpaša īpašība svārstīties vēlamajā frekvencē, tāpēc aktivizēšanai nepieciešamā jauda ir zema.

Tam ir augstas temperatūras stabilitāte un jutīgums, tāpēc tas ir vislabāk piemērots Bluetooth vai bezvadu lietojumprogrammu ražošanai.

Rezonators ir arī viens no materiāliem, ko plaši izmanto pulksteņu avotos, un tas ir izgatavots no keramikas. Keramikas rezonatora darbība tiek uzskatīta par līdzīgu.

Lai gan rezonatora tolerance vai stabilitāte pret temperatūru un jutību nav laba kā kristālam, tāpēc to galvenokārt izmanto mikroprocesoros, kur šīs īpašības nav nepieciešamas vai svarīgas.

Salīdzināšanas tabula

Salīdzināšanas parametri	kristāls	Resonators
Pielaides robeža	Apmēram 30 līdz 50 ppm	Par 1%
Precizitāte	vairāk	Mazāk
Temperatūras stabilitāte	Apmēram 0.005%	Apmēram 0.1%
Jutība	augsts	Zems
Izmēri	Liels	mazs
Ražot	Grūti	Viegli
Сena	augsts	Zems
ESD tolerance	augsts	Zems
Triecienu un vibrāciju tolerance	Mazāk	augsts
Noderīgums	Sienas pulksteņi, RTC, hronometrāžas mašīna	Nav piemērojams

Kas ir kristāls?

Kristāls ir materiāls, ko izmanto pulksteņu avota iekārtu izgatavošanai, un tas ir izgatavots no kvarca materiāla. Tam ir īpaša īpašība svārstīties ar vēlamo frekvenci, kas palīdz piekļūt zemai jaudai un agrīnai aktivizēšanai.

Kristāls mehāniski vibrē, kad caur to tiek izvadīta elektriskā strāva.

Kvarca kristāla tolerances kapacitāte ir diapazonā no 30 ppm līdz 50 ppm (daļiņas uz miljonu). Arī kvarca kristāla precizitātes līmenis ir ļoti labs.

Kvarca kristāla ražošana ir sarežģīta, tāpēc tā izmaksas ir augstākas. Kvarca kristāla temperatūras stabilitāte ir aptuveni 0.005%.

Kristāla izmērs ir liels, un tie ir ļoti jutīgi. Turklāt tai ir augsta tolerance pret ESD un zema pret triecienu un vibrāciju. To galvenokārt izmanto sienas pulksteņos, RTC un iekārtās, ko izmanto laika uzskaitei.

Kas ir Rezonators?

Rezonators ir vēl viens materiāls, ko izmanto pulksteņu avota iekārtās, un tas ir izgatavots no keramikas materiāla. Tiek uzskatīts, ka rezonatora darbība ir nedaudz līdzīga kvarca kristālam.

Tam ir īpašība, ka tā izmanto frekvenci elektriskās sastāvdaļas iekšpusē.

Keramikas rezonatora pielaides jauda nomināli ir tikai aptuveni 1%. Keramikas rezonatora izgatavošana ir diezgan vienkārša, kas atspoguļo tā izmaksas vai cenu un ir zema tirgū.

Arī rezonatora nodrošinātais precizitātes līmenis ir zems.

Keramikas rezonatoru tolerance pret triecieniem un vibrācijām ir augsta, savukārt ESD tolerance ir zema. Keramikas rezonatora stabilitāte ar augstu temperatūru ir aptuveni 0.1%, un tai ir zema jutība.

Keramikas rezonatora izmērs ir mazs salīdzinājumā ar kvarca rezonatoru.  

Galvenās atšķirības starp kristālu un rezonatoru

1. Kvarca kristāla pielaides robeža ir ap 30 līdz 50 ppm, savukārt, salīdzinoši, rezonatora pielaides robeža ir ap 1%.
2. Kvarca kristāla piedāvātā precizitāte ir precīzāka, savukārt salīdzinoši, no otras puses, rezonatora piedāvātā precizitāte ir mazāk precīza.
3. Kvarca kristāla temperatūras stabilitāte ir aptuveni 0.005%, bet salīdzinoši, no otras puses, keramikas rezonatora temperatūras stabilitāte ir aptuveni un aptuveni 0.1%.
4. No kvarca metāla izgatavotajiem kristāliem ir augsta jutība, savukārt, no otras puses, no keramikas veidotajam rezonatoram ir zema jutība. 
5. Kvarca kristāla izmērs ir lielāks vai, teiksim, lielāks, turpretim, no otras puses, keramikas kristāla izmērs ir daudz mazāks nekā kristāla izmērs.
6. Kvarca kristāla izgatavošana ir ļoti sarežģīta, savukārt, no otras puses, keramikas rezonatora izgatavošana ir nedaudz vienkārša.
7. Tā kā ražošana ir sarežģīta, tā atspoguļo tās izmaksas; tāpēc tā ir dārga, savukārt, no otras puses, keramikas rezonanses cena ir zema tās vieglās izgatavošanas dēļ.
8. Kvarca kristāla sniegtais atbalsts ESD tolerancei ir augsts, savukārt, no otras puses, keramikas rezonatora atbalsts ESD tolerancei ir zems.
9. Kristālam nav liela tolerance pret triecieniem un vibrācijām, savukārt salīdzinoši, no otras puses, rezonatoru panesamība pret triecieniem un vibrācijām ir milzīga.
10. Kvarca kristāls pārsvarā tiek izmantots dažādos sienas pulksteņos, RTC pulksteņos un dažās laika uzskaites iekārtās, savukārt, salīdzinoši, rezonatora lietderība uz tādām lietām nav attiecināma.    

Atsauces

1. https://journals.aps.org/pre/abstract/10.1103/PhysRevE.56.680
2. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/6782512
3. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0925400517303933
4. https://journals.aps.org/rmp/abstract/10.1103/RevModPhys.57.105

Pēdējo reizi atjaunināts: 11. gada 2023. jūnijā