Existem vários ressonadores que são usados para um grande número de aplicações no campo da Eletrônica. Na lista de ressonadores, os dois materiais mais usados são cristal de quartzo e cerâmica (tornando o ressonador cerâmico). O cristal de quartzo é usado no Oscilador de Cristal e a Cerâmica é usada no Ressonador de Cerâmica. Ambos têm o mesmo objetivo de gerar uma frequência de oscilação vibrando quando uma tensão de entrada é fornecida a eles. Mas os dois também têm algumas diferenças, o que os separa e, como resultado, eles têm aplicações diferentes.
O que é Crystal Oscillator?
Um oscilador é um circuito que gera frequência com a ajuda de um circuito sintonizado e essa frequência gerada é conhecida como frequência de oscilação. Da mesma forma, um oscilador de cristal é um circuito eletrônico ou dispositivo que é usado para gerar uma frequência estável com a ajuda de um cristal em vez de um circuito sintonizado. O cristal quando vibra, atua como um ressonador e, como resultado, gera uma frequência oscilada. O circuito ressonador usa um cristal para gerar a oscilação, que deu o nome de Oscilador de Cristal. O símbolo e o circuito de um oscilador de cristal são mostrados abaixo:
Saiba mais sobre cristal de quartzo e oscilador de cristal aqui.
O que é um ressonador de cerâmica?
Semelhante ao Oscilador de Cristal, o Ressonador de Cerâmica também é um circuito eletrônico ou um dispositivo usado para gerar uma saída de frequência de oscilação com a ajuda da Cerâmica como um material piezoelétrico ressonante. O material pode ter dois ou mais eletrodos que, quando conectados a um circuito oscilador, obtém vibração mecânica e, como resultado, um sinal oscilante de uma frequência específica é gerado. O circuito para o ressonador é semelhante ao do Oscilador de Cristal e é mostrado abaixo:
Quando o ressonador está funcionando, as vibrações mecânicas produzem uma voltagem oscilante devido ao material piezoelétrico, isto é, cerâmica e a voltagem oscilante é então anexada aos eletrodos como saída. O conceito inverso é usado no caso de efeito piezoelétrico inverso.
Oscilador de Cristal Vs Ressonador
Embora ambos tenham o mesmo procedimento de trabalho e gerem oscilação de frequência como saída, eles têm algumas diferenças nas propriedades devido às quais o oscilador substituiu o ressonador em muitos casos, que são:
- Faixa de frequência - O oscilador de cristal tem fator Q muito alto do que o ressonador de cerâmica, devido ao qual o oscilador de cristal tem uma faixa de frequência de 10 kHz - intervalo de 100 MHz, enquanto a faixa de frequência do ressonador de cerâmica varia de 190 kHz - 50 MHz
- Saída - O oscilador de cristal fornece saída de frequência de alta estabilidade e o ressonador de cerâmica também fornece saída de estabilidade não tão boa em comparação com o oscilador de cristal. Em termos de precisão de frequência de saída, o Oscilador de Cristal fornece uma saída muito mais precisa do que o Ressonador de Cerâmica, para o qual parâmetros como temperatura são um elemento sensível. A precisão para o oscilador é de 10ppm-1000ppm, enquanto para o ressonador é de 0,1% - 1%.
- Efeito devido aos parâmetros - Para o ressonador de cerâmica, a espessura do material cerâmico determinaria a frequência de ressonância de saída, enquanto para os osciladores de cristal a saída de frequência de ressonância depende do tamanho, forma, elasticidade e velocidade do som no material. O oscilador de cristal tem dependência muito baixa da temperatura, ou seja, eles são altamente estáveis mesmo com mudanças de temperatura e o ressonador de cerâmica depende um pouco mais da temperatura do que o oscilador de cristal. Para um oscilador de cristal de quartzo, as características de saída dependem do modo de vibração e do ângulo em que o cristal é cortado enquanto está no ressonador, principalmente a espessura é importante.
- Tolerância e sensibilidade - O oscilador de cristal tem menos tolerância contra choque e vibração, enquanto o ressonador de cerâmica tem uma alta tolerância comparativamente. O oscilador de cristal tem baixa tolerância a ESD (descarga eletrostática), enquanto o ressonador de cerâmica tem uma alta tolerância a ESD. Os osciladores são mais sensíveis do que os ressonadores, a sensibilidade pode ser comparada em termos de radiação. O quartzo tem uma tolerância de frequência de 0,001%, enquanto o PZT tem uma tolerância de 0,5%.
- Dependência do capacitor - os ressonadores podem ter capacitores internos ou precisam de capacitores externos às vezes, enquanto o Oscillator precisa de capacitores externos e seu valor depende de qual cristal foi projetado para funcionar.
- Material usado - O oscilador de cristal é feito de quartzo como material do ressonador piezoelétrico, enquanto os ressonadores de cerâmica são feitos de titanato de zircônio de chumbo (PZT), que é conhecido como material cerâmico piezoelétrico de alta estabilidade. O oscilador de cristal é difícil de fabricar, enquanto o ressonador de cerâmica é fácil de fabricar.
- Aplicações - Ressonadores de cerâmica são usados em aplicações de microprocessadores onde a estabilidade da frequência não é importante, enquanto o Oscilador de Cristal pode ser encontrado em tudo, desde televisores a brinquedos infantis que possuem componentes elétricos. Os ressonadores são bons para comunicação de porta serial de baixa velocidade, enquanto os osciladores de cristal têm frequências disponíveis para suportar comunicações seriais de alta velocidade também. Os ressonadores não têm frequências disponíveis para comunicações de porta serial de alta velocidade. Em termos de aplicações baseadas em relógio, os ressonadores não são muito adequados para um relógio em tempo real / cronometragem / relógio de parede, enquanto os osciladores podem ser adequados para cronometragem / RTC / relógio de parede se sintonizados com um capacitor variável, espere alguns minutos de variação por ano, caso contrário sintonizado.