क्रिस्टल ऑसिलेटर

एक क्रिस्टल ऑसिलेटर एक इलेक्ट्रॉनिक ऑसिलेटर सर्किट है जो एक आवृत्ति-चयनात्मक तत्व के रूप में एक पीज़ोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल का उपयोग करता है।  थरथरानवाला आवृत्ति का उपयोग अक्सर समय के ट्रैक को रखने के लिए किया जाता है, जैसा कि क्वार्ट्ज कलाई घड़ी में, डिजिटल एकीकृत सर्किट के लिए एक स्थिर घड़ी संकेत प्रदान करने के लिए, और रेडियो ट्रांसमीटर और रिसीवर के लिए आवृत्तियों को स्थिर करने के लिए।सबसे आम प्रकार का पीजोइलेक्ट्रिक रेज़ोनेटर का उपयोग एक क्वार्ट्ज क्रिस्टल है, इसलिए उन्हें शामिल करने वाले ऑसिलेटर सर्किट को क्रिस्टल ऑसिलेटर के रूप में जाना जाता है। हालांकि, पॉलीक्रिस्टलाइन सिरेमिक सहित अन्य पीजोइलेक्ट्रिकिटी सामग्री समान सर्किट में उपयोग की जाती है।

एक क्रिस्टल थरथरानवाला एक विद्युत क्षेत्र के तहत एक क्वार्ट्ज क्रिस्टल के आकार में मामूली बदलाव पर निर्भर करता है, एक संपत्ति जिसे इलेक्ट्रोस्ट्रिक्शन या उलटा पीजोइलेक्ट्रिकिटी कहा जाता है। क्रिस्टल पर इलेक्ट्रोडs पर लगाया जाने वाला वोल्टेज इसे आकार बदलने का कारण बनता है; जब वोल्टेज हटा दिया जाता है, तो क्रिस्टल एक छोटा वोल्टेज उत्पन्न करता है क्योंकि यह अपने मूल आकार में वापस आ जाता है। क्वार्ट्ज एक स्थिर गुंजयमान आवृत्ति पर दोलन करता है, एक आरएलसी सर्किट की तरह व्यवहार करता है, लेकिन बहुत अधिक क्यू कारक (दोलन के प्रत्येक चक्र पर कम ऊर्जा हानि) के साथ। एक बार क्वार्ट्ज क्रिस्टल को एक विशेष आवृत्ति (जो क्रिस्टल से जुड़े इलेक्ट्रोड के द्रव्यमान, क्रिस्टल के उन्मुखीकरण, तापमान और अन्य कारकों से प्रभावित होता है) से समायोजित हो जाने पर, यह उच्च स्थिरता के साथ उस आवृत्ति को बनाए रखता है। क्वार्ट्ज क्रिस्टल कुछ दसियों किलोहर्ट्ज़ से सैकड़ों मेगाहर्ट्ज़ तक आवृत्तियों के लिए निर्मित होते हैं।2003 तक, लगभग दो बिलियन क्रिस्टल सालाना निर्मित होते हैं। अधिकांश का उपयोग उपभोक्ता उपकरणों जैसे कलाई घड़ी, घड़ियों, रेडियो, कंप्यूटर और सेलफोन के लिए किया जाता है।हालांकि उन अनुप्रयोगों में जहां छोटे आकार और वजन की आवश्यकता होती है, क्रिस्टल को पतले-फिल्म थोक ध्वनिक गुंजयमानों द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है, विशेष रूप से यदि उच्च आवृत्ति (लगभग 1.5 & nbsp; GHz) अनुनाद की आवश्यकता होती है।क्वार्ट्ज क्रिस्टल भी परीक्षण और माप उपकरण, जैसे काउंटर, सिग्नल जनरेटर और ऑसिलोस्कोप के अंदर पाए जाते हैं।

शब्दावली
एक क्रिस्टल ऑसिलेटर एक इलेक्ट्रिक ऑसिलेटर टाइप सर्किट है जो इसके आवृत्ति-निर्धारण तत्व के रूप में एक पीजोइलेक्ट्रिक रेज़ोनेटर, एक क्रिस्टल का उपयोग करता है।क्रिस्टल आवृत्ति-निर्धारण घटक के लिए इलेक्ट्रॉनिक्स में उपयोग किया जाने वाला सामान्य शब्द है, जो क्वार्ट्ज क्रिस्टल या सिरेमिक का एक वेफर है, जो इससे जुड़ा हुआ है।इसके लिए एक अधिक सटीक शब्द पीजोइलेक्ट्रिक गुंजयमानकर्ता है।क्रिस्टल का उपयोग अन्य प्रकार के इलेक्ट्रॉनिक सर्किटों में भी किया जाता है, जैसे कि क्रिस्टल फिल्टर। क्रिस्टल ऑसिलेटर सर्किट में उपयोग के लिए पीजोइलेक्ट्रिक रेज़ोनेटर को अलग -अलग घटकों के रूप में बेचा जाता है।एक उदाहरण चित्र में दिखाया गया है।वे अक्सर क्रिस्टल ऑसिलेटर सर्किट के साथ एक ही पैकेज में भी शामिल होते हैं, जो कि दाहिने तरफ दिखाया गया है।

इतिहास


1880 में जैक्स और पियरे क्यूरी द्वारा पीज़ोइलेक्ट्रिकिटी की खोज की गई थी। पॉल लैंग्विन ने प्रथम विश्व युद्ध के दौरान सोनार में उपयोग के लिए क्वार्ट्ज गुंजयमानों की जांच की थी। प्रथम क्रिस्टल-नियंत्रित थरथरानवाला, रोशेल नमक के एक क्रिस्टल का उपयोग करते हुए, 1917 में बनाया गया था और पेटेंट कराया गया था और पेटेंट कराया गया था और पेटेंट कराया गया था। 1918 में अलेक्जेंडर एम। निकोलसन द्वारा बेल टेलीफोन लेबोरेटरीज में, हालांकि उनकी प्राथमिकता वाल्टर गाइटन कैडी द्वारा विवादित थी। कैडी ने 1921 में पहला क्वार्ट्ज क्रिस्टल ऑसिलेटर बनाया। क्वार्ट्ज क्रिस्टल ऑसिलेटर्स में अन्य शुरुआती इनोवेटर्स में जी। डब्ल्यू। पियर्स और लुईस एसेन शामिल हैं।

क्वार्ट्ज क्रिस्टल ऑसिलेटर को 1920 और 1930 के दशक के दौरान उच्च-स्थिरता आवृत्ति संदर्भों के लिए विकसित किया गया था।क्रिस्टल से पहले, रेडियो स्टेशनों ने ट्यून किए गए सर्किट के साथ अपनी आवृत्ति को नियंत्रित किया, जो आसानी से 3-4 & nbsp; kHz द्वारा आवृत्ति को बंद कर सकता है। चूंकि प्रसारण स्टेशनों को केवल 10 & nbsp; kHz (अमेरिका) या 9 & nbsp; kHz (कहीं और) के अलावा आवृत्तियों के अलावा, आवृत्ति बहाव के कारण आसन्न स्टेशनों के बीच हस्तक्षेप एक आम समस्या थी। In 1925, Westinghouse installed a crystal oscillator in its flagship station KDKA, and by 1926, quartz crystals were used to control the frequency of many broadcasting stations and were popular with amateur radio operators. 1928 में, बेल टेलीफोन प्रयोगशालाओं के वॉरेन मैरिसन ने पहली क्वार्ट्ज-क्रिस्टल घड़ी विकसित की।30 वर्षों में 1 सेकंड तक की सटीकता के साथ (30 & nbsp; ms/y, या 0.95 & nbsp; ns/s), quartz clocks replaced precision pendulum clocks as the world's most accurate timekeepers until atomic clocks were developed in the 1950s. Using the early work at Bell Labs, AT&T eventually established their Frequency Control Products division, later spun off and known today as Vectron International. कई फर्मों ने इस दौरान इलेक्ट्रॉनिक उपयोग के लिए क्वार्ट्ज क्रिस्टल का उत्पादन शुरू किया।अब जो आदिम तरीकों पर विचार किया जाता है, उसका उपयोग करते हुए, 1939 के दौरान संयुक्त राज्य अमेरिका में लगभग 100,000 क्रिस्टल इकाइयां का उत्पादन किया गया था। द्वितीय विश्व युद्ध के माध्यम से क्रिस्टल प्राकृतिक क्वार्ट्ज क्रिस्टल से बनाए गए थे, लगभग सभी ब्राजील से।युद्ध के दौरान क्रिस्टल की कमी सैन्य और नौसेना रेडियो और रडार के सटीक आवृत्ति नियंत्रण की मांग के कारण हुई, जो कि सिंथेटिक क्वार्ट्ज को सुसंस्कृत करने में पोस्टवार अनुसंधान को बढ़ावा देती है, और 1950 तक एक वाणिज्यिक पैमाने पर क्वार्ट्ज क्रिस्टल को बढ़ने के लिए एक हाइड्रोथर्मल प्रक्रिया को बेल प्रयोगशालाओं में विकसित किया गया था।1970 के दशक तक लगभग इलेक्ट्रॉनिक्स में उपयोग किए जाने वाले सभी क्रिस्टल सिंथेटिक थे।

1968 में, Juergen Staudte ने उत्तरी अमेरिकी विमानन (अब रॉकवेल) में काम करते हुए क्वार्ट्ज क्रिस्टल ऑसिलेटर के निर्माण के लिए एक फोटोलिथोग्राफिक प्रक्रिया का आविष्कार किया, जिसने उन्हें घड़ियों जैसे पोर्टेबल उत्पादों के लिए पर्याप्त छोटा बनाने की अनुमति दी। हालांकि क्रिस्टल ऑसिलेटर अभी भी सबसे अधिक क्वार्ट्ज क्रिस्टल का उपयोग करते हैं, अन्य सामग्रियों का उपयोग करने वाले उपकरण अधिक सामान्य होते जा रहे हैं, जैसे कि सिरेमिक गुंजयमान।



ऑपरेशन
एक क्रिस्टल एक ठोस है जिसमें घटक परमाणु, अणु या आयनों को नियमित रूप से ऑर्डर किए गए, सभी तीन स्थानिक आयामों में विस्तारित पैटर्न को दोहराया जाता है।

एक लोचदार सामग्री से बनी लगभग किसी भी वस्तु का उपयोग क्रिस्टल की तरह किया जा सकता है, उपयुक्त ट्रांसड्यूसर के साथ, क्योंकि सभी वस्तुओं में कंपन की प्राकृतिक प्रतिध्वनित आवृत्तियां होती हैं। उदाहरण के लिए, स्टील बहुत लोचदार है और ध्वनि की उच्च गति है। यह अक्सर क्वार्ट्ज से पहले यांत्रिक फिल्टर में उपयोग किया जाता था। गुंजयमान आवृत्ति आकार, आकार, लोच और सामग्री में ध्वनि की गति पर निर्भर करती है। उच्च-आवृत्ति वाले क्रिस्टल आमतौर पर एक साधारण आयत या परिपत्र डिस्क के आकार में काटते हैं। कम-आवृत्ति वाले क्रिस्टल, जैसे कि डिजिटल घड़ियों में उपयोग किए जाने वाले, आमतौर पर एक ट्यूनिंग कांटे के आकार में कट जाते हैं। अनुप्रयोगों के लिए बहुत सटीक समय की आवश्यकता नहीं है, एक कम लागत वाले सिरेमिक गुंजयमानकर्ता का उपयोग अक्सर क्वार्ट्ज क्रिस्टल के स्थान पर किया जाता है।

जब क्वार्ट्ज के एक क्रिस्टल को ठीक से काट दिया जाता है और घुड़सवार किया जाता है, तो इसे एक इलेक्ट्रोड के पास या क्रिस्टल पर एक इलेक्ट्रोड के लिए एक वोल्टेज लागू करके एक विद्युत क्षेत्र में विकृत करने के लिए बनाया जा सकता है। इस संपत्ति को इलेक्ट्रोस्ट्रिक्शन या उलटा पीजोइलेक्ट्रिकिटी के रूप में जाना जाता है। जब फ़ील्ड को हटा दिया जाता है, तो क्वार्ट्ज एक विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करता है क्योंकि यह अपने पिछले आकार में लौटता है, और यह एक वोल्टेज उत्पन्न कर सकता है। इसका परिणाम यह है कि एक क्वार्ट्ज क्रिस्टल एक आरएलसी सर्किट की तरह व्यवहार करता है, जो एक सटीक गुंजयमान आवृत्ति के साथ एक प्रारंभ करनेवाला, संधारित्र और रोकनेवाला से बना है।

क्वार्ट्ज का आगे का फायदा है कि इसके लोचदार स्थिरांक और इसका आकार इस तरह से बदल जाता है कि तापमान पर आवृत्ति निर्भरता बहुत कम हो सकती है। विशिष्ट विशेषताएं कंपन के मोड और कोण पर निर्भर करती हैं जिस पर क्वार्ट्ज कट जाती है (इसके क्रिस्टलोग्राफिक अक्षों के सापेक्ष)। इसलिए, प्लेट की गुंजयमान आवृत्ति, जो इसके आकार पर निर्भर करती है, ज्यादा नहीं बदलता है।इसका मतलब यह है कि एक क्वार्ट्ज घड़ी, फ़िल्टर या थरथरानवाला सटीक रहता है।महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए क्वार्ट्ज ऑसिलेटर को एक तापमान-नियंत्रित कंटेनर में रखा जाता है, जिसे क्रिस्टल ओवन कहा जाता है, और बाहरी यांत्रिक कंपन द्वारा गड़बड़ी को रोकने के लिए सदमे अवशोषक पर भी लगाया जा सकता है।

विद्युत मॉडल
एक क्वार्ट्ज क्रिस्टल को कम-प्रतिबाधा (श्रृंखला) और उच्च-प्रतिबाधा (समानांतर) अनुनाद बिंदुओं के साथ एक विद्युत नेटवर्क के रूप में मॉडलिंग किया जा सकता है।गणितीय रूप से (लाप्लास ट्रांसफॉर्म का उपयोग करके), इस नेटवर्क की प्रतिबाधा के रूप में लिखा जा सकता है:


 * $$Z(s) = \left( {\frac{1}{s\cdot C_1}+s\cdot L_1+R_1} \right) \left\| \left( {\frac{1}{s\cdot C_0}} \right) \right. ,$$

या


 * $$\begin{align}

Z(s) &= \frac{s^2 + s\frac{R_1}{L_1} + {\omega_\mathrm{s}}^2}{\left(s \cdot C_0\right)\left[s^2 + s\frac{R_1}{L_1} + {\omega_\mathrm{p}}^2\right]} \\[2pt] \Rightarrow \omega_\mathrm{s} &= \frac{1}{\sqrt{L_1 \cdot C_1}}, \quad \omega_\mathrm{p} = \sqrt{\frac{C_1 + C_0}{L_1 \cdot C_1 \cdot C_0}} = \omega_\mathrm{s} \sqrt{1 + \frac{C_1}{C_0}} \approx \omega_\mathrm{s} \left(1 + \frac{C_1}{2 C_0}\right) \quad \left(C_0 \gg C_1\right) \end{align}$$ कहाँ पे $$s$$ जटिल आवृत्ति है ($$s=j\omega$$), $$\omega_\mathrm{s}$$ श्रृंखला गुंजयमान कोणीय आवृत्ति है, और $$\omega_\mathrm{p}$$ समानांतर गुंजयमान कोणीय आवृत्ति है।

एक क्रिस्टल में समाई जोड़ना (समानांतर) गुंजयमान आवृत्ति को कम करने का कारण बनता है।एक क्रिस्टल में इंडक्शन जोड़ने से (समानांतर) गुंजयमान आवृत्ति बढ़ जाती है।इन प्रभावों का उपयोग आवृत्ति को समायोजित करने के लिए किया जा सकता है जिस पर एक क्रिस्टल दोलन करता है।क्रिस्टल निर्माता आम तौर पर अपने क्रिस्टल को काटते हैं और ट्रिम करते हैं, जिसमें क्रिस्टल में जोड़े गए एक ज्ञात लोड कैपेसिटेंस के साथ एक निर्दिष्ट गुंजयमान आवृत्ति होती है।उदाहरण के लिए, 6 & nbsp के लिए इरादा एक क्रिस्टल; PF लोड में इसकी निर्दिष्ट समानांतर गुंजयमान आवृत्ति होती है जब 6.0 & nbsp; PF संधारित्र को उस पर रखा जाता है।लोड कैपेसिटेंस के बिना, गुंजयमान आवृत्ति अधिक है।

अनुनाद मोड
एक क्वार्ट्ज क्रिस्टल श्रृंखला और समानांतर अनुनाद दोनों प्रदान करता है। श्रृंखला अनुनाद समानांतर की तुलना में कुछ किलोहर्ट्ज़ कम है। 30 & nbsp से नीचे के क्रिस्टल; MHz आम तौर पर श्रृंखला और समानांतर अनुनाद के बीच संचालित होते हैं, जिसका अर्थ है कि क्रिस्टल ऑपरेशन में एक आगमनात्मक प्रतिक्रिया के रूप में प्रकट होता है, यह इंडक्शन एक समानांतर गुंजयमान सर्किट बनाता है जो बाहरी रूप से जुड़े समानांतर समाई के साथ होता है। क्रिस्टल के साथ समानांतर में कोई भी छोटा अतिरिक्त समाई आवृत्ति कम खींचती है। इसके अलावा, क्रिस्टल के प्रभावी प्रेरक प्रतिक्रिया को क्रिस्टल के साथ श्रृंखला में एक संधारित्र जोड़कर कम किया जा सकता है। यह बाद की तकनीक एक संकीर्ण सीमा के भीतर दोलन आवृत्ति को ट्रिम करने की एक उपयोगी विधि प्रदान कर सकती है; इस मामले में क्रिस्टल के साथ श्रृंखला में एक संधारित्र सम्मिलित करना दोलन की आवृत्ति बढ़ाता है। एक क्रिस्टल के लिए इसकी निर्दिष्ट आवृत्ति पर काम करने के लिए, इलेक्ट्रॉनिक सर्किट को क्रिस्टल निर्माता द्वारा निर्दिष्ट किया जाना है। ध्यान दें कि इन बिंदुओं को इस आवृत्ति रेंज में क्रिस्टल ऑसिलेटर के विषय में एक सूक्ष्मता का अर्थ है: क्रिस्टल आमतौर पर अपने प्रतिध्वनित आवृत्तियों में से किसी पर भी दोलन नहीं करता है।

30 & nbsp; mHz (200 & nbsp; mHz तक) से ऊपर के क्रिस्टल आम तौर पर श्रृंखला अनुनाद में संचालित होते हैं जहां प्रतिबाधा अपने न्यूनतम और श्रृंखला प्रतिरोध के बराबर दिखाई देती है। इन क्रिस्टल के लिए श्रृंखला प्रतिरोध समानांतर समाई के बजाय (<100 & nbsp;)) निर्दिष्ट है। उच्च आवृत्तियों तक पहुंचने के लिए, एक क्रिस्टल को उसके ओवरटोन मोड में से एक पर कंपन करने के लिए बनाया जा सकता है, जो मौलिक गुंजयमान आवृत्ति के गुणकों के पास होता है। केवल विषम संख्या वाले ओवरटोन का उपयोग किया जाता है। इस तरह के क्रिस्टल को 3, 5 वें, या यहां तक ​​कि 7 वें ओवरटोन क्रिस्टल के रूप में संदर्भित किया जाता है। इसे पूरा करने के लिए, थरथरानवाला सर्किट में आमतौर पर वांछित ओवरटोन का चयन करने के लिए अतिरिक्त एलसी सर्किट शामिल होते हैं।

तापमान प्रभाव
एक क्रिस्टल की आवृत्ति विशेषता क्रिस्टल के आकार या कट पर निर्भर करती है।एक ट्यूनिंग-फोर्क क्रिस्टल को आमतौर पर इस तरह काटा जाता है कि तापमान पर इसकी आवृत्ति निर्भरता अधिकतम 25 & nbsp; ° C के साथ द्विघात है। इसका मतलब यह है कि एक ट्यूनिंग-फोर्क क्रिस्टल थरथरानवाला कमरे के तापमान पर अपने लक्ष्य आवृत्ति के करीब प्रतिध्वनित होता है, लेकिन जब तापमान बढ़ जाता है या कमरे के तापमान से घट जाता है तो धीमा हो जाता है।32 & nbsp के लिए एक सामान्य परवलयिक गुणांक; kHz ट्यूनिंग-फोर्क क्रिस्टल −0.04 ppm/° C है2:
 * $$f = f_0\left[1 - 0.04~\text{ppm}/^\circ\text{C}^2 \cdot (T - T_0)^2\right].$$

एक वास्तविक अनुप्रयोग में, इसका मतलब है कि एक नियमित 32 & nbsp का उपयोग करके बनाई गई घड़ी; kHz ट्यूनिंग-फोर्क क्रिस्टल कमरे के तापमान पर अच्छा समय रखती है, लेकिन 10 & nbsp पर प्रति वर्ष 2 मिनट खो देती है; ° C ऊपर या नीचे कमरे के तापमान पर और प्रति वर्ष 8 मिनट खो देती हैक्वार्ट्ज क्रिस्टल के कारण 20 & nbsp; ° C ऊपर या नीचे कमरे के तापमान पर।

क्रिस्टल ऑसिलेटर सर्किट
क्रिस्टल ऑसिलेटर सर्किट क्वार्ट्ज गुंजयमानक से वोल्टेज सिग्नल लेकर, इसे बढ़ाते हुए और इसे वापस गुंजयमान करने वाले को खिलाते हुए दोलन को बनाए रखता है। क्वार्ट्ज के विस्तार और संकुचन की दर गुंजयमान आवृत्ति है, और क्रिस्टल के कट और आकार द्वारा निर्धारित किया जाता है। जब उत्पन्न आउटपुट आवृत्तियों की ऊर्जा सर्किट में नुकसान से मेल खाती है, तो एक दोलन को बनाए रखा जा सकता है।

एक थरथरानवाला क्रिस्टल में दो विद्युत प्रवाहकीय प्लेटें होती हैं, जिनके बीच क्वार्ट्ज क्रिस्टल सैंडविच का एक टुकड़ा या ट्यूनिंग कांटा होता है। स्टार्टअप के दौरान, नियंत्रित सर्किट क्रिस्टल को एक अस्थिर संतुलन में रखता है, और सिस्टम में सकारात्मक प्रतिक्रिया के कारण, शोर के किसी भी छोटे अंश को प्रवर्धित किया जाता है, दोलन को बढ़ाता है। क्रिस्टल गुंजयमानक को इस प्रणाली में एक उच्च आवृत्ति-चयनात्मक फ़िल्टर के रूप में भी देखा जा सकता है: यह केवल गुंजयमानों के चारों ओर आवृत्तियों के एक बहुत संकीर्ण सबबैंड को पारित करता है, बाकी सब कुछ करता है। आखिरकार, केवल गुंजयमान आवृत्ति सक्रिय है। जैसा कि थरथरानवाला क्रिस्टल से निकलने वाले संकेतों को बढ़ाता है, क्रिस्टल के आवृत्ति बैंड में संकेत मजबूत हो जाते हैं, अंततः थरथरानवाला के उत्पादन पर हावी हो जाते हैं। क्वार्ट्ज क्रिस्टल का संकीर्ण अनुनाद बैंड सभी अवांछित आवृत्तियों को फ़िल्टर करता है।

एक क्वार्ट्ज थरथरानवाला की आउटपुट आवृत्ति या तो मौलिक प्रतिध्वनि या उस प्रतिध्वनि के एक से कई हो सकती है, जिसे एक हार्मोनिक आवृत्ति कहा जाता है। हार्मोनिक्स मौलिक आवृत्ति का एक सटीक पूर्णांक है। लेकिन, कई अन्य यांत्रिक अनुनादकों की तरह, क्रिस्टल दोलन के कई तरीकों को प्रदर्शित करते हैं, आमतौर पर मौलिक आवृत्ति के लगभग विषम पूर्णांक गुणकों पर। इन्हें ओवरटोन मोड कहा जाता है, और थरथरानवाला सर्किट उन्हें उत्तेजित करने के लिए डिज़ाइन किए जा सकते हैं। ओवरटोन मोड आवृत्तियों पर होते हैं जो अनुमानित होते हैं, लेकिन मौलिक मोड के सटीक विषम पूर्णांक गुणक नहीं होते हैं, और ओवरटोन आवृत्तियों इसलिए मौलिक के सटीक हार्मोनिक्स नहीं होते हैं।

उच्च आवृत्ति क्रिस्टल को अक्सर तीसरे, पांचवें या सातवें ओवरटोन पर संचालित करने के लिए डिज़ाइन किया जाता है। निर्माताओं को क्रिस्टल का उत्पादन करने में कठिनाई होती है, जो 30 & nbsp; मेगाहर्ट्ज से अधिक मौलिक आवृत्तियों का उत्पादन करने के लिए पर्याप्त पतली है। उच्च आवृत्तियों का उत्पादन करने के लिए, निर्माता वांछित आवृत्ति पर 3, 5 वें, या 7 वें ओवरटोन को डालने के लिए ओवरटोन क्रिस्टल बनाते हैं, क्योंकि वे मोटे होते हैं और इसलिए एक मौलिक क्रिस्टल की तुलना में निर्माण करना आसान होता है जो एक ही आवृत्ति का उत्पादन करेगा - हालांकि वांछित ओवरटोन को रोमांचित करता है। आवृत्ति के लिए थोड़ा अधिक जटिल थरथरानवाला सर्किट की आवश्यकता होती है। एक मौलिक क्रिस्टल ऑसिलेटर सर्किट सरल और अधिक कुशल है और एक तीसरे ओवरटोन सर्किट की तुलना में अधिक पुलबिलिटी है। निर्माता के आधार पर, उच्चतम उपलब्ध मौलिक आवृत्ति 25 & nbsp; मेगाहर्ट्ज से 66 & nbsp; मेगाहर्ट्ज हो सकती है। क्रिस्टल ऑसिलेटर के व्यापक उपयोग का एक प्रमुख कारण उनका उच्च क्यू कारक है।एक क्वार्ट्ज थरथरानवाला के लिए एक विशिष्ट क्यू मूल्य 10 से रेंज है4 to 106, compared to perhaps 102 for an LC oscillator. The maximum Q for a high stability quartz oscillator can be estimated as Q = 1.6 &times; 107/एफ, जहां एफ मेगाहर्ट्ज़ में गुंजयमान आवृत्ति है। क्वार्ट्ज क्रिस्टल ऑसिलेटर के सबसे महत्वपूर्ण लक्षणों में से एक यह है कि वे बहुत कम चरण शोर का प्रदर्शन कर सकते हैं। कई थरथरानवाला में, गुंजयमान आवृत्ति पर किसी भी वर्णक्रमीय ऊर्जा को थरथरानवाला द्वारा प्रवर्धित किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप विभिन्न चरणों में टन का एक संग्रह होता है। एक क्रिस्टल थरथरानवाला में, क्रिस्टल ज्यादातर एक अक्ष में कंपन करता है, इसलिए केवल एक चरण प्रमुख है। कम चरण शोर की यह संपत्ति उन्हें दूरसंचार में विशेष रूप से उपयोगी बनाती है जहां स्थिर संकेतों की आवश्यकता होती है, और वैज्ञानिक उपकरणों में जहां बहुत सटीक समय संदर्भों की आवश्यकता होती है।

तापमान, आर्द्रता, दबाव और कंपन के पर्यावरणीय परिवर्तन एक क्वार्ट्ज क्रिस्टल की गुंजयमान आवृत्ति को बदल सकते हैं, लेकिन कई डिजाइन हैं जो इन पर्यावरणीय प्रभावों को कम करते हैं। इनमें TCXO, MCXO, और OCXO शामिल हैं जिन्हें परिभाषित किया गया है #Circuit_notations_and_abbreviations | नीचे। ये डिजाइन, विशेष रूप से OCXO, अक्सर उत्कृष्ट अल्पकालिक स्थिरता वाले उपकरणों का उत्पादन करते हैं। अल्पकालिक स्थिरता में सीमाएं मुख्य रूप से थरथरानवाला सर्किट में इलेक्ट्रॉनिक घटकों से शोर के कारण होती हैं। लंबे समय तक स्थिरता क्रिस्टल की उम्र बढ़ने से सीमित है।

उम्र बढ़ने और पर्यावरणीय कारकों (जैसे तापमान और कंपन) के कारण, 10 में एक भाग के भीतर भी सबसे अच्छा क्वार्ट्ज ऑसिलेटर रखना मुश्किल है10निरंतर समायोजन के बिना उनके नाममात्र की आवृत्ति।इस कारण से, परमाणु ऑसिलेटर का उपयोग बेहतर दीर्घकालिक स्थिरता और सटीकता की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है।

सहज आवृत्तियों
श्रृंखला अनुनाद में संचालित क्रिस्टल के लिए या एक श्रृंखला प्रारंभ करनेवाला या संधारित्र के समावेश द्वारा मुख्य मोड से दूर खींच लिया गया, महत्वपूर्ण (और तापमान-निर्भर) सहज प्रतिक्रियाओं का अनुभव किया जा सकता है। यद्यपि अधिकांश सहज मोड आमतौर पर वांछित श्रृंखला अनुनाद के ऊपर कुछ दसियों किलोहर्ट्ज़ होते हैं, उनका तापमान गुणांक मुख्य मोड से अलग होता है और सहज प्रतिक्रिया कुछ तापमान पर मुख्य मोड के माध्यम से आगे बढ़ सकती है। यहां तक ​​कि अगर सहज प्रतिध्वनि पर श्रृंखला प्रतिरोध वांछित आवृत्ति पर एक की तुलना में अधिक दिखाई देती है, तो मुख्य मोड श्रृंखला प्रतिरोध में तेजी से परिवर्तन विशिष्ट तापमान पर हो सकता है जब दो आवृत्तियों के संयोग होते हैं। इन गतिविधि डिप्स का एक परिणाम यह है कि थरथरानवाला विशिष्ट तापमान पर एक सहज आवृत्ति पर लॉक हो सकता है। यह आमतौर पर यह सुनिश्चित करके कम से कम किया जाता है कि बनाए रखने वाले सर्किट में अवांछित मोड को सक्रिय करने के लिए अपर्याप्त लाभ है।

क्रिस्टल को कंपन के अधीन करके भी सहज आवृत्तियों को उत्पन्न किया जाता है। यह कंपन की आवृत्ति द्वारा एक छोटी सी डिग्री तक गुंजयमान आवृत्ति को नियंत्रित करता है। एससी-कट क्रिस्टल बढ़ते तनाव की आवृत्ति प्रभाव को कम करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं और इसलिए वे कंपन के प्रति कम संवेदनशील होते हैं। एससी-कट क्रिस्टल के साथ गुरुत्वाकर्षण सहित त्वरण प्रभाव भी कम हो जाते हैं क्योंकि दीर्घकालिक बढ़ते तनाव भिन्नता के कारण समय के साथ आवृत्ति परिवर्तन होता है। एससी-कट शीयर मोड क्रिस्टल के साथ नुकसान हैं, जैसे कि एक पूर्ण परिवेश सीमा के अधीन होने पर तापमान के कारण अन्य निकट से संबंधित अवांछित मोड और तापमान के कारण आवृत्ति परिवर्तन में वृद्धि के लिए थरथरानवाला को बनाए रखने की आवश्यकता है। SC-CUT क्रिस्टल सबसे अधिक लाभप्रद हैं, जहां शून्य तापमान गुणांक (टर्नओवर) के तापमान पर तापमान नियंत्रण संभव है, इन परिस्थितियों में प्रीमियम इकाइयों से एक समग्र स्थिरता प्रदर्शन रूबिडियम आवृत्ति मानकों की स्थिरता से संपर्क कर सकता है।

आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले क्रिस्टल आवृत्तियों
क्रिस्टल को आवृत्तियों की एक विस्तृत श्रृंखला में दोलन के लिए निर्मित किया जा सकता है, कुछ किलोहर्ट्ज़ से लेकर कई सौ मेगाहर्ट्ज़ तक।कई अनुप्रयोग एक क्रिस्टल ऑसिलेटर आवृत्ति के लिए कॉल करते हैं जो आसानी से कुछ अन्य वांछित आवृत्ति से संबंधित हैं, इसलिए सैकड़ों मानक क्रिस्टल आवृत्तियों को बड़ी मात्रा में बनाया जाता है और इलेक्ट्रॉनिक्स वितरकों द्वारा स्टॉक किया जाता है।उदाहरण के लिए 3.579545 & nbsp; MHz क्रिस्टल, जो NTSC कलर टेलीविज़न रिसीवर के लिए बड़ी मात्रा में बने हैं, कई गैर-टेलीविजन अनुप्रयोगों के उपयोग के लिए भी लोकप्रिय हैं।आवृत्ति डिवाइडर, आवृत्ति गुणक और चरण-बंद लूप सर्किट का उपयोग करते हुए, एक संदर्भ आवृत्ति से आवृत्तियों की एक विस्तृत श्रृंखला प्राप्त करना व्यावहारिक है।

क्वार्ट्ज
थरथरानवाला क्रिस्टल के लिए सबसे आम सामग्री क्वार्ट्ज है।प्रौद्योगिकी की शुरुआत में, प्राकृतिक क्वार्ट्ज क्रिस्टल का उपयोग किया गया था, लेकिन अब हाइड्रोथर्मल संश्लेषण द्वारा उगाए गए सिंथेटिक क्रिस्टलीय क्वार्ट्ज उच्च शुद्धता, कम लागत और अधिक सुविधाजनक हैंडलिंग के कारण प्रमुख है।प्राकृतिक क्रिस्टल के कुछ शेष उपयोगों में से एक गहरे कुओं में दबाव ट्रांसड्यूसर के लिए है।द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान और कुछ समय बाद, प्राकृतिक क्वार्ट्ज को संयुक्त राज्य अमेरिका द्वारा एक रणनीतिक सामग्री माना जाता था।बड़े क्रिस्टल ब्राजील से आयात किए गए थे।कच्चे लास्कस, हाइड्रोथर्मल संश्लेषण के लिए स्रोत सामग्री क्वार्ट्ज, यूएसए में आयात किया जाता है या स्थानीय रूप से कोलमैन क्वार्ट्ज द्वारा खनन किया जाता है।1994 में एएस-विकसित सिंथेटिक क्वार्ट्ज का औसत मूल्य था60 USD/kg.

प्रकार
दो प्रकार के क्वार्ट्ज क्रिस्टल मौजूद हैं: बाएं हाथ और दाएं हाथ।दोनों अपने ऑप्टिकल रोटेशन में भिन्न होते हैं लेकिन वे अन्य भौतिक गुणों में समान होते हैं।बाएं और दाएं हाथ के दोनों क्रिस्टल का उपयोग ऑसिलेटर के लिए किया जा सकता है, अगर कट कोण सही है।निर्माण में, दाएं हाथ के क्वार्ट्ज का उपयोग आम तौर पर किया जाता है। SIO4टेट्राहेड्रोन समानांतर हेलिकॉप्टर बनाते हैं;हेलिक्स के ट्विस्ट की दिशा बाएं या दाएं हाथ के अभिविन्यास को निर्धारित करती है।हेलिक्स को जेड-अक्ष के साथ संरेखित किया जाता है और परमाणुओं को साझा करते हुए विलय किया जाता है।हेलिक्स का द्रव्यमान Z- अक्ष के समानांतर छोटे और बड़े चैनलों का एक जाल बनाता है।क्रिस्टल के माध्यम से छोटे आयनों और अणुओं की कुछ गतिशीलता की अनुमति देने के लिए बड़े बड़े बड़े होते हैं। क्वार्ट्ज कई चरणों में मौजूद है।573 & nbsp; ° C पर 1 वातावरण पर (और उच्च तापमान और उच्च दबाव पर) α-quartz क्वार्ट्ज व्युत्क्रम से गुजरता है, जो β- क्वार्ट्ज में उलट हो जाता है।हालांकि रिवर्स प्रक्रिया पूरी तरह से सजातीय नहीं है और क्रिस्टल ट्विनिंग होती है।चरण परिवर्तन से बचने के लिए विनिर्माण और प्रसंस्करण के दौरान देखभाल की जानी चाहिए।अन्य चरण, उदा।उच्च तापमान वाले चरण ट्रिडिमाइट और क्रिस्टोबालाइट, ऑसिलेटर के लिए महत्वपूर्ण नहीं हैं।सभी क्वार्ट्ज ऑसिलेटर क्रिस्टल α-quartz प्रकार हैं।

गुणवत्ता
इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोफोटोमेट्री का उपयोग बड़े क्रिस्टल की गुणवत्ता को मापने के तरीकों में से एक के रूप में किया जाता है।Wavenumbers 3585, 3500, और 3410 & nbsp; cm−1आमतौर पर उपयोग किया जाता है।मापा मूल्य OH कट्टरपंथी के अवशोषण बैंड पर आधारित है और अवरक्त Q मान की गणना की जाती है।इलेक्ट्रॉनिक ग्रेड क्रिस्टल, ग्रेड सी, में 1.8 मिलियन या उससे अधिक का क्यू है;प्रीमियम ग्रेड बी क्रिस्टल में 2.2 मिलियन का क्यू है, और विशेष प्रीमियम ग्रेड ए क्रिस्टल में 3.0 मिलियन का क्यू है।Q मान की गणना केवल Z क्षेत्र के लिए की जाती है;अन्य क्षेत्रों वाले क्रिस्टल प्रतिकूल रूप से प्रभावित हो सकते हैं।एक अन्य गुणवत्ता संकेतक ईच चैनल घनत्व है;जब क्रिस्टल को खोद दिया जाता है, तो ट्यूबलर चैनल रैखिक दोषों के साथ बनाए जाते हैं।नक़्क़ाशी से जुड़े प्रसंस्करण के लिए, उदा।कलाई घड़ी ट्यूनिंग फोर्क क्रिस्टल, कम ईच चैनल घनत्व वांछनीय है।स्वेप्ट क्वार्ट्ज के लिए ETCH चैनल घनत्व लगभग 10-100 है और UNSWEPT क्वार्ट्ज के लिए काफी अधिक है।Etch चैनलों और Etch गड्ढों की उपस्थिति गुंजयमान के Q को नीचा दिखाती है और गैर -रेखीयता का परिचय देती है।

उत्पादन
क्वार्ट्ज क्रिस्टल को विशिष्ट उद्देश्यों के लिए उगाया जा सकता है।

एटी-कट के लिए क्रिस्टल ऑसिलेटर सामग्री के बड़े पैमाने पर उत्पादन में सबसे आम हैं; आकार और आयाम आवश्यक वेफर्स की उच्च उपज के लिए अनुकूलित हैं। उच्च शुद्धता वाले क्वार्ट्ज क्रिस्टल को विशेष रूप से एल्यूमीनियम, क्षार धातु और अन्य अशुद्धियों और न्यूनतम दोषों की कम सामग्री के साथ उगाया जाता है; क्षार धातुओं की कम मात्रा आयनीकरण विकिरण के लिए बढ़ी हुई प्रतिरोध प्रदान करती है। ट्यूनिंग कांटा 32768 & nbsp; Hz क्रिस्टल को काटने के लिए कलाई घड़ियों के लिए क्रिस्टल, बहुत कम Etch चैनल घनत्व के साथ उगाए जाते हैं।

आरा उपकरणों के लिए क्रिस्टल फ्लैट के रूप में उगाए जाते हैं, बड़े एक्स-आकार के बीज के साथ कम ईच चैनल घनत्व के साथ।

अत्यधिक स्थिर ऑसिलेटर में उपयोग के लिए विशेष उच्च-क्यू क्रिस्टल, निरंतर धीमी गति से उगाए जाते हैं और पूरे जेड अक्ष के साथ लगातार कम अवरक्त अवशोषण होते हैं। क्रिस्टल को y-bar के रूप में उगाया जा सकता है, बार आकार में एक बीज क्रिस्टल के साथ और y अक्ष के साथ लम्बी, या Z- प्लेट के रूप में, y- अक्ष दिशा लंबाई और x- अक्ष चौड़ाई के साथ एक प्लेट बीज से उगाया जाता है। The region around the seed crystal contains a large number of crystal defects and should not be used for the wafers

Crystals grow anisotropically; the growth along the Z axis is up to 3 times faster than along the X axis. The growth direction and rate also influences the rate of uptake of impurities. Y-bar क्रिस्टल, या Z- प्लेट क्रिस्टल लंबे y अक्ष के साथ, चार विकास क्षेत्र होते हैं जिन्हें आमतौर पर +x, −x, z, और S कहा जाता है। विकास के दौरान अशुद्धियों का वितरण असमान है;विभिन्न विकास क्षेत्रों में संदूषक के विभिन्न स्तर होते हैं।Z क्षेत्र सबसे शुद्ध हैं, छोटे कभी -कभी मौजूद क्षेत्र कम शुद्ध होते हैं, +x क्षेत्र अभी तक कम शुद्ध है, और -X क्षेत्र में उच्चतम स्तर की अशुद्धियां हैं।अशुद्धियों का विकिरण कठोरता, ट्विनिंग के लिए संवेदनशीलता, फ़िल्टर हानि, और क्रिस्टल की लंबी और अल्पकालिक स्थिरता पर नकारात्मक प्रभाव पड़ता है। विभिन्न झुकावों में अलग-अलग-अलग बीज अन्य प्रकार के विकास क्षेत्र प्रदान कर सकते हैं। क्रिस्टल की सतह पर पानी के अणुओं के सोखने के प्रभाव के कारण, x दिशा की वृद्धि की गति धीमी है;एल्यूमीनियम अशुद्धियां दो अन्य दिशाओं में विकास को दबाती हैं।एल्यूमीनियम की सामग्री Z क्षेत्र में सबसे कम है, +x में अधिक है, फिर भी −x में अधिक है, और S में उच्चतम है;एस क्षेत्रों का आकार भी एल्यूमीनियम की बढ़ी हुई मात्रा के साथ बढ़ता है।हाइड्रोजन की सामग्री Z क्षेत्र में सबसे कम है, +x क्षेत्र में अधिक है, फिर भी S क्षेत्र में अधिक है, और −x में उच्चतम है। एल्यूमीनियम समावेशन गामा-रे विकिरण के साथ रंग केंद्रों में बदल जाता है, जिससे खुराक और अशुद्धियों के स्तर के लिए आनुपातिक क्रिस्टल का एक कालापन होता है;अलग -अलग अंधेरे वाले क्षेत्रों की उपस्थिति से विभिन्न विकास क्षेत्रों का पता चलता है।

क्वार्ट्ज क्रिस्टल में चिंता का प्रमुख प्रकार क्रिस्टल जाली में सी (IV) परमाणु के लिए एक अल (III) का प्रतिस्थापन है।एल्यूमीनियम आयन के पास एक संबद्ध अंतरालीय चार्ज कम्पेसाटर है जो पास में मौजूद है, जो एक एच हो सकता है+ ion (attached to the nearby oxygen and forming a hydroxyl group, called Al−OH defect), lithium|Li+ ion, sodium|Na+ ion, potassium|K+आयन (कम आम), या पास के ऑक्सीजन परमाणु कक्षीय में फंसे एक इलेक्ट्रॉन छेद। विकास समाधान की संरचना, चाहे वह लिथियम या सोडियम क्षार यौगिकों पर आधारित हो, एल्यूमीनियम दोषों के लिए आयनों को क्षतिपूर्ति करने वाले आयनों को निर्धारित करता है। आयन अशुद्धियां चिंताजनक हैं क्योंकि वे दृढ़ता से बाध्य नहीं हैं और क्रिस्टल के माध्यम से पलायन कर सकते हैं, स्थानीय जाली लोच और क्रिस्टल की गुंजयमान आवृत्ति को बदल सकते हैं। चिंता की अन्य सामान्य अशुद्धियाँ उदा। आयरन (iii) (अंतरालीय), फ्लोरीन, बोरॉन (III), फॉस्फोरस (वी) (प्रतिस्थापन), टाइटेनियम (IV) (प्रतिस्थापन, सार्वभौमिक रूप से मैग्मैटिक क्वार्ट्ज में मौजूद, हाइड्रोथर्मल क्वार्ट्ज में कम आम), और जर्मेनियम (IV) (IV) (प्रतिस्थापन) )। सोडियम और लोहे के आयन Acnite और Elemeusite क्रिस्टल के समावेश का कारण बन सकते हैं। पानी का समावेश तेजी से विकसित क्रिस्टल में मौजूद हो सकता है; अंतरालीय पानी के अणु क्रिस्टल बीज के पास प्रचुर मात्रा में होते हैं। महत्व का एक और दोष हाइड्रोजन है जिसमें विकास दोष होता है, जब एक si of ओ s संरचना के बजाय, सी ‘ओह हो‘ सी समूहों की एक जोड़ी बनती है; अनिवार्य रूप से एक हाइड्रोलाइज्ड बॉन्ड। तेजी से विकसित क्रिस्टल में धीमी गति से विकसित लोगों की तुलना में अधिक हाइड्रोजन दोष होते हैं। ये विकास विकिरण-प्रेरित प्रक्रियाओं के लिए हाइड्रोजन आयनों की आपूर्ति के रूप में स्रोत को दोष देते हैं और अल-ओएच दोषों का निर्माण करते हैं। जर्मेनियम अशुद्धियां विकिरण के दौरान बनाए गए इलेक्ट्रॉनों को फंसाने के लिए होती हैं; क्षार धातु के उद्धरण तब नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए केंद्र की ओर पलायन करते हैं और एक स्थिर परिसर बनाते हैं। मैट्रिक्स दोष भी मौजूद हो सकते हैं; ऑक्सीजन रिक्तियां, सिलिकॉन रिक्तियां (आमतौर पर 4 हाइड्रोजेन या 3 हाइड्रोजेन और एक छेद द्वारा मुआवजा दी जाती है), पेरोक्सी समूह, आदि। कुछ दोष निषिद्ध बैंड में स्थानीयकृत स्तर का उत्पादन करते हैं, चार्ज ट्रैप के रूप में सेवा करते हैं; अल (iii) और बी (iii) आमतौर पर छेद जाल के रूप में काम करते हैं जबकि इलेक्ट्रॉन रिक्तियां, टाइटेनियम, जर्मेनियम, और फॉस्फोरस परमाणु इलेक्ट्रॉन जाल के रूप में काम करते हैं। फंसे चार्ज वाहक को हीटिंग द्वारा जारी किया जा सकता है; उनका पुनर्संयोजन थर्मोलुमिनेसेंस का कारण है।

अंतरालीय आयनों की गतिशीलता तापमान पर दृढ़ता से निर्भर करती है। हाइड्रोजन आयन 10 K तक मोबाइल हैं, लेकिन क्षार धातु आयन केवल 200 K के आसपास और ऊपर के तापमान पर मोबाइल बन जाते हैं। हाइड्रॉक्सिल दोषों को निकट-अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा मापा जा सकता है। फंसे हुए छेद को इलेक्ट्रॉन स्पिन अनुनाद द्वारा मापा जा सकता है। Al ‘na+ defects show as an acoustic loss peak due to their stress-induced motion; the Al−Li+दोष एक क्षमता नहीं बनाते हैं इसलिए इस तरह से पता लगाने योग्य नहीं हैं। उनके थर्मल एनीलिंग के दौरान विकिरण-प्रेरित दोषों में से कुछ थर्मोलुमिनेशन का उत्पादन करते हैं;एल्यूमीनियम, टाइटेनियम और जर्मेनियम से संबंधित दोषों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है। स्वेप्ट क्रिस्टल क्रिस्टल हैं जो एक ठोस-राज्य इलेक्ट्रोडिफ्यूशन शोधन प्रक्रिया से गुजर चुके हैं।स्वीपिंग में 500 & nbsp से ऊपर क्रिस्टल को गर्म करना शामिल है; एक हाइड्रोजन-मुक्त वातावरण में ° C, कम से कम 1 kV/सेमी के वोल्टेज ग्रेडिएंट के साथ, कई घंटों के लिए (आमतौर पर 12 से अधिक)।अशुद्धियों का प्रवास और हाइड्रोजन के साथ क्षार धातु आयनों का क्रमिक प्रतिस्थापन (जब हवा में बह गया) या इलेक्ट्रॉन छेद (जब वैक्यूम में बह गया) क्रिस्टल के माध्यम से एक कमजोर विद्युत प्रवाह का कारण बनता है;एक निरंतर मूल्य के लिए इस वर्तमान का क्षय प्रक्रिया के अंत को संकेत देता है।क्रिस्टल को तब ठंडा करने के लिए छोड़ दिया जाता है, जबकि विद्युत क्षेत्र बनाए रखा जाता है।अशुद्धियों को क्रिस्टल के कैथोड क्षेत्र में केंद्रित किया जाता है, जिसे बाद में काट दिया जाता है और छोड़ दिया जाता है। स्वेप्ट क्रिस्टल ने विकिरण के प्रतिरोध में वृद्धि की है, क्योंकि खुराक प्रभाव क्षार धातु अशुद्धियों के स्तर पर निर्भर हैं;वे आयनीकरण विकिरण के संपर्क में आने वाले उपकरणों में उपयोग के लिए उपयुक्त हैं, उदा।परमाणु और अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी के लिए। उच्च तापमान और उच्च क्षेत्र की ताकत पर वैक्यूम के तहत स्वीपिंग में अभी तक अधिक विकिरण-कठोर क्रिस्टल पैदा होते हैं। अशुद्धियों के स्तर और चरित्र को अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा मापा जा सकता है। क्वार्ट्ज α और β चरण दोनों में बह सकता है;β चरण में स्वीपिंग तेज है, लेकिन चरण संक्रमण जुड़वां को प्रेरित कर सकता है।ट्विनिंग को एक्स दिशा में संपीड़न तनाव के लिए क्रिस्टल के अधीन करके कम किया जा सकता है, या एक्स अक्ष के साथ एक एसी या डीसी विद्युत क्षेत्र जबकि क्रिस्टल चरण परिवर्तन तापमान क्षेत्र के माध्यम से ठंडा होता है। क्रिस्टल में एक तरह की अशुद्धता को पेश करने के लिए स्वीपिंग का उपयोग भी किया जा सकता है।लिथियम, सोडियम, और हाइड्रोजन स्वेप्ट क्रिस्टल का उपयोग किया जाता है, जैसे, क्वार्ट्ज व्यवहार का अध्ययन।

उच्च मौलिक-मोड आवृत्तियों के लिए बहुत छोटे क्रिस्टल को फोटोलिथोग्राफी द्वारा निर्मित किया जा सकता है। क्रिस्टल को लेजर ट्रिमिंग द्वारा सटीक आवृत्तियों के लिए समायोजित किया जा सकता है। क्रिस्टल आवृत्ति की मामूली कमी के लिए शौकिया रेडियो की दुनिया में उपयोग की जाने वाली एक तकनीक को आयोडीन के वाष्प के लिए चांदी के इलेक्ट्रोड के साथ क्रिस्टल को उजागर करके प्राप्त किया जा सकता है, जो चांदी के आयोडाइड की एक पतली परत का निर्माण करके सतह पर थोड़ी द्रव्यमान वृद्धि का कारण बनता है; इस तरह के क्रिस्टल में समस्याग्रस्त दीर्घकालिक स्थिरता थी। आमतौर पर उपयोग की जाने वाली एक अन्य विधि में लापीस लाजुली में एक गुंजयमानता को जलमग्न करके चांदी के इलेक्ट्रोड की मोटाई में कमी या कमी है, जो पानी में भंग कर दिया गया है, पानी में साइट्रिक एसिड, या नमक के साथ पानी का उपयोग करना, और एक इलेक्ट्रोड के रूप में गुंजयमानकर्ता का उपयोग करना, और अन्य के रूप में एक छोटा चांदी इलेक्ट्रोड ।

वर्तमान की दिशा का चयन करके या तो इलेक्ट्रोड के द्रव्यमान को बढ़ा या घटाया जा सकता है। विवरण UB5LEV द्वारा रेडियो पत्रिका (3/1978) में प्रकाशित किया गया था।

इलेक्ट्रोड के कुछ हिस्सों को खरोंच करके आवृत्ति बढ़ाने की सलाह नहीं दी जाती है क्योंकि यह क्रिस्टल को नुकसान पहुंचा सकता है और इसके क्यू कारक को कम कर सकता है। कैपेसिटर ट्रिमर्स का उपयोग ऑसिलेटर सर्किट की आवृत्ति समायोजन के लिए भी किया जा सकता है।

अन्य सामग्री
क्वार्ट्ज की तुलना में कुछ अन्य पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री को नियोजित किया जा सकता है।इनमें लिथियम टैंटलेट, लिथियम नीबेट, लिथियम बोरेट, बर्लिनिट, गैलियम आर्सेनाइड, लिथियम टेट्राबोरेट, एल्यूमीनियम फॉस्फेट, बिस्मथ जर्मेनियम ऑक्साइड, पॉलीक्रिस्टलिन ज़िरकोनियम टाइटनेट सेरामिक्स, हाई-एलुमिना सेरामिक्स, सिलिकॉन-ओजिनडैसियम टारिसिट, सिलिकॉन-आइसिनक्यूम, साइलिकोन-ओजिनडेंट शामिल हैं। कुछ सामग्री विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए अधिक उपयुक्त हो सकती है।एक थरथरानवाला क्रिस्टल भी सिलिकॉन चिप सतह पर गुंजयमान सामग्री को जमा करके निर्मित किया जा सकता है। गैलियम फॉस्फेट, लैंगासाइट, लैंगनाइट और लैंगेटेट के क्रिस्टल इसी क्वार्ट्ज क्रिस्टल की तुलना में लगभग 10 गुना अधिक पुलिबल हैं, और कुछ वीसीएक्सओ ऑसिलेटर में उपयोग किए जाते हैं।

स्थिरता
आवृत्ति स्थिरता क्रिस्टल के क्यू द्वारा निर्धारित की जाती है। यह आवृत्ति पर विपरीत रूप से निर्भर है, और स्थिर पर जो विशेष कट पर निर्भर है।क्यू को प्रभावित करने वाले अन्य कारक ओवरटोन का उपयोग किया जाता है, तापमान, क्रिस्टल के ड्राइविंग का स्तर, सतह खत्म की गुणवत्ता, बॉन्डिंग और बढ़ते, क्रिस्टल पर क्रिस्टल पर लगाए गए यांत्रिक तनाव, क्रिस्टल और संलग्न इलेक्ट्रोड की ज्यामिति,मटेरियल प्योरिटी और डिफेक्ट्स इन क्रिस्टल, टाइप और प्रेशर इन द एनक्लोजर, इंटरफेरिंग मोड्स, और उपस्थिति और आयनीकरण और न्यूट्रॉन विकिरण की खुराक को अवशोषित करता है।

तापमान
तापमान परिचालन आवृत्ति को प्रभावित करता है; मुआवजे के विभिन्न रूपों का उपयोग एनालॉग मुआवजा (TCXO) और माइक्रोकंट्रोलर मुआवजा (MCXO) से लेकर क्रिस्टल ओवन (OCXO) के साथ तापमान के स्थिरीकरण तक किया जाता है। क्रिस्टल में तापमान हिस्टैरिसीस होता है; तापमान में वृद्धि करके प्राप्त तापमान पर आवृत्ति तापमान को कम करके प्राप्त समान तापमान पर आवृत्ति के बराबर नहीं है। तापमान संवेदनशीलता मुख्य रूप से कट पर निर्भर करती है; तापमान मुआवजे की कटौती को आवृत्ति/तापमान निर्भरता को कम करने के लिए चुना जाता है। विशेष कटौती रैखिक तापमान विशेषताओं के साथ की जा सकती है; एलसी कट का उपयोग क्वार्ट्ज थर्मामीटर में किया जाता है। अन्य प्रभावित करने वाले कारक ओवरटोन का उपयोग किया जाता है, बढ़ते और इलेक्ट्रोड, क्रिस्टल में अशुद्धियां, यांत्रिक तनाव, क्रिस्टल ज्यामिति, तापमान परिवर्तन की दर, थर्मल इतिहास (हिस्टैरिसीस के कारण), आयनिंग विकिरण और ड्राइव स्तर।

क्रिस्टल अपनी आवृत्ति/तापमान और प्रतिरोध/तापमान विशेषताओं में विसंगतियों को पीड़ित करते हैं, जिसे गतिविधि डिप्स के रूप में जाना जाता है। ये कुछ तापमान पर स्थानीयकृत छोटे आवृत्ति या ऊपर की ओर प्रतिरोध भ्रमण हैं, उनके तापमान की स्थिति लोड कैपेसिटर के मूल्य पर निर्भर करती है।

यांत्रिक तनाव
यांत्रिक तनाव भी आवृत्ति को प्रभावित करते हैं। तनाव को बढ़ते, बॉन्डिंग और इलेक्ट्रोड के अनुप्रयोग से प्रेरित किया जा सकता है, बढ़ते, इलेक्ट्रोड और क्रिस्टल के अंतर थर्मल विस्तार द्वारा, अंतर थर्मल तनावों द्वारा, जब एक तापमान ढाल होता है, तो बॉन्डिंग के विस्तार या संकोचन द्वारा इलाज के दौरान सामग्री, हवा के दबाव द्वारा, जो क्रिस्टल बाड़े के भीतर परिवेश के दबाव में स्थानांतरित की जाती है, क्रिस्टल जाली के तनावों द्वारा स्वयं (गैर -विकास, अशुद्धियों, अव्यवस्थाओं), सतह की खामियों और निर्माण के दौरान होने वाली क्षति द्वारा, और द्वारा, और द्वारा। क्रिस्टल के द्रव्यमान पर गुरुत्वाकर्षण की कार्रवाई; इसलिए आवृत्ति क्रिस्टल की स्थिति से प्रभावित हो सकती है। अन्य गतिशील तनाव उत्प्रेरण कारक झटके, कंपन और ध्वनिक शोर हैं। कुछ कटौती तनाव के प्रति कम संवेदनशील होती हैं; SC (तनाव मुआवजा) कटौती एक उदाहरण है। वायुमंडलीय दबाव में परिवर्तन आवास को बदलकर आवृत्ति को प्रभावित करते हुए आवास में विकृति का परिचय दे सकता है।

वायुमंडलीय आर्द्रता हवा के थर्मल ट्रांसफर गुणों को प्रभावित करती है, और ढांकता हुआ स्थिरांक और विद्युत चालकता को बदलते हुए, उनकी संरचना में पानी के अणुओं के प्रसार से प्लास्टिक के विद्युत गुणों को बदल सकती है। आवृत्ति को प्रभावित करने वाले अन्य कारक बिजली की आपूर्ति वोल्टेज, लोड प्रतिबाधा, चुंबकीय क्षेत्र, विद्युत क्षेत्र हैं (कटौती के मामले में जो उनके प्रति संवेदनशील हैं, जैसे, एससी कटौती), उपस्थिति और अवशोषित खुराक γ- कणों और आयनिंग विकिरण, और आयनीकरण विकिरण, और आयनीकरण विकिरण, और आयनीकरण विकिरण, औरक्रिस्टल की उम्र।

उम्र बढ़ने
क्रिस्टल समय के साथ आवृत्ति के धीमी गति से परिवर्तन से गुजरते हैं, जिसे उम्र बढ़ने के रूप में जाना जाता है। इसमें कई तंत्र शामिल हैं। बढ़ते और संपर्क अंतर्निहित तनावों से राहत से गुजर सकते हैं। संदूषण के अणु या तो अवशिष्ट वातावरण से, क्रिस्टल, इलेक्ट्रोड या पैकेजिंग सामग्री से बाहर निकाला जाता है, या आवास को सील करने के दौरान पेश किया जाता है, क्रिस्टल की सतह पर सोखना किया जा सकता है, इसके द्रव्यमान को बदलना; यह प्रभाव क्वार्ट्ज क्रिस्टल माइक्रोबालेंस में शोषण किया जाता है। क्रिस्टल की संरचना को धीरे -धीरे बदल दिया जा सकता है, अशुद्धियों के परमाणुओं का प्रसार या इलेक्ट्रोड से पलायन करना, या जाली को विकिरण से क्षतिग्रस्त किया जा सकता है। धीमी रासायनिक प्रतिक्रियाएं क्रिस्टल पर या बाड़े की आंतरिक सतहों पर या हो सकती हैं। इलेक्ट्रोड सामग्री, उदा। क्रोमियम या एल्यूमीनियम, क्रिस्टल के साथ प्रतिक्रिया कर सकते हैं, धातु ऑक्साइड और सिलिकॉन की परतें बना सकते हैं; ये इंटरफ़ेस परतें समय में परिवर्तन से गुजर सकती हैं। बाड़े में दबाव अलग -अलग वायुमंडलीय दबाव, तापमान, लीक, या अंदर की सामग्री के बाहर निकलने के कारण बदल सकता है। क्रिस्टल के बाहर के कारक ही हैं। ऑसिलेटर सर्किटरी की उम्र बढ़ने (और जैसे कैपेसिटेंस का परिवर्तन), और क्रिस्टल ओवन के मापदंडों के बहाव। बाहरी वातावरण रचना भी उम्र बढ़ने को प्रभावित कर सकती है; हाइड्रोजन निकल आवास के माध्यम से फैल सकता है। हेलियम इसी तरह के मुद्दों का कारण बन सकता है जब यह रूबिडियम मानकों के कांच के बाड़ों के माध्यम से फैलता है। सोना कम बढ़ने वाले अनुनादकों के लिए एक पसंदीदा इलेक्ट्रोड सामग्री है;क्वार्ट्ज के लिए इसका आसंजन मजबूत यांत्रिक झटकों पर भी संपर्क बनाए रखने के लिए पर्याप्त मजबूत है, लेकिन महत्वपूर्ण तनाव ग्रेडिएंट्स (क्रोमियम, एल्यूमीनियम और निकल के विपरीत) का समर्थन नहीं करने के लिए पर्याप्त कमजोर है।सोना भी ऑक्साइड नहीं बनाता है;यह हवा से कार्बनिक संदूषकों का पालन करता है, लेकिन इन्हें निकालना आसान है।हालांकि, अकेले सोना अकेले ही डिलैमिनेशन से गुजर सकता है;इसलिए क्रोमियम की एक परत का उपयोग कभी -कभी बेहतर बाध्यकारी शक्ति के लिए किया जाता है।चांदी और एल्यूमीनियम का उपयोग अक्सर इलेक्ट्रोड के रूप में किया जाता है;हालांकि दोनों समय के साथ ऑक्साइड परतें बनाते हैं जो क्रिस्टल द्रव्यमान को बढ़ाता है और आवृत्ति को कम करता है।चांदी को आयोडीन वाष्प के प्रदर्शन द्वारा पारित किया जा सकता है, जिससे चांदी आयोडाइड की एक परत बनती है।एल्यूमीनियम आसानी से ऑक्सीकरण करता है, लेकिन धीरे -धीरे, जब तक कि लगभग 5 & nbsp; एनएम मोटाई तक पहुंच जाती है;कृत्रिम उम्र बढ़ने के दौरान तापमान में वृद्धि से ऑक्साइड बनाने की गति में काफी वृद्धि नहीं होती है;एनोडाइजिंग द्वारा निर्माण के दौरान एक मोटी ऑक्साइड परत का गठन किया जा सकता है। आयोडीन वाष्प के लिए सिल्वर-प्लेटेड क्रिस्टल के विस्तार को भी क्रिस्टल आवृत्ति को कम करने के लिए शौकिया परिस्थितियों में उपयोग किया जा सकता है;इलेक्ट्रोड के कुछ हिस्सों को खरोंच करके आवृत्ति को भी बढ़ाया जा सकता है, लेकिन यह क्रिस्टल को नुकसान और क्यू के नुकसान का जोखिम उठाता है।

इलेक्ट्रोड के बीच एक डीसी वोल्टेज पूर्वाग्रह प्रारंभिक उम्र बढ़ने में तेजी ला सकता है, शायद क्रिस्टल के माध्यम से अशुद्धियों के प्रेरित प्रसार से।क्रिस्टल के साथ श्रृंखला में एक संधारित्र रखना और समानांतर में कई-मेगाओहम रोकनेवाला इस तरह के वोल्टेज को कम कर सकते हैं।

यांत्रिक क्षति
क्रिस्टल सदमे के लिए संवेदनशील हैं।यांत्रिक तनाव क्रिस्टल की तनाव-संवेदनशीलता के कारण थरथरानवाला आवृत्ति में एक अल्पकालिक परिवर्तन का कारण बनता है, और बढ़ते और आंतरिक तनावों के सदमे-प्रेरित परिवर्तनों के कारण आवृत्ति के एक स्थायी परिवर्तन का परिचय दे सकता है (यदि यांत्रिक की लोचदार सीमाएंभागों को पार किया जाता है), क्रिस्टल सतहों से संदूषण का विघटन, या थरथरानवाला सर्किट के मापदंडों में परिवर्तन।झटके के उच्च परिमाण उनके माउंटिंग से क्रिस्टल को फाड़ सकते हैं (विशेष रूप से पतले तारों पर निलंबित बड़े कम-आवृत्ति वाले क्रिस्टल के मामले में), या क्रिस्टल के क्रैकिंग का कारण।सतह की खामियों से मुक्त क्रिस्टल अत्यधिक सदमे प्रतिरोधी हैं;रासायनिक पॉलिशिंग क्रिस्टल का उत्पादन कर सकते हैं जो हजारों जी-फोर्स के दसियों जीवित रहने में सक्षम हैं। जी |

आवृत्ति में उतार -चढ़ाव
क्रिस्टल मामूली अल्पकालिक आवृत्ति में उतार-चढ़ाव से भी पीड़ित हैं। इस तरह के शोर के मुख्य कारण उदा। थर्मल शोर (जो शोर मंजिल को सीमित करता है), फोनन बिखरना (जाली दोषों से प्रभावित), क्रिस्टल की सतह पर अणुओं का सोखना/desorption, थरथरानवाला सर्किट का शोर, यांत्रिक झटके और कंपन, त्वरण और अभिविन्यास परिवर्तन, तापमान में उतार -चढ़ाव, तापमान में उतार -चढ़ाव, तापमान में उतार -चढ़ाव, तापमान में उतार -चढ़ाव और यांत्रिक तनावों से राहत। अल्पकालिक स्थिरता को चार मुख्य मापदंडों द्वारा मापा जाता है: एलन विचरण (ऑसिलेटर डेटा शीट में निर्दिष्ट सबसे आम एक), चरण शोर, चरण विचलन के वर्णक्रमीय घनत्व, और आंशिक आवृत्ति विचलन के वर्णक्रमीय घनत्व। त्वरण और कंपन के प्रभाव अन्य शोर स्रोतों पर हावी होते हैं; भूतल ध्वनिक तरंग उपकरण थोक ध्वनिक तरंग (BAW) वाले की तुलना में अधिक संवेदनशील होते हैं, और तनाव से जुड़े कटौती भी कम संवेदनशील होती हैं। क्रिस्टल के लिए त्वरण वेक्टर के सापेक्ष अभिविन्यास नाटकीय रूप से क्रिस्टल की कंपन संवेदनशीलता को प्रभावित करता है। यांत्रिक कंपन अलगाव माउंटिंग का उपयोग उच्च-स्थिरता क्रिस्टल के लिए किया जा सकता है।

चरण शोर आवृत्ति गुणन का उपयोग करके आवृत्ति संश्लेषण प्रणालियों में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है; n द्वारा एक आवृत्ति का गुणन n द्वारा चरण शोर शक्ति को बढ़ाता है2 एक आवृत्ति गुणन 10 गुना से चरण त्रुटि के परिमाण को 10 गुना से गुणा करता है।यह PLL या फ़्रीक्वेंसी-शिफ्ट कीिंग को नियोजित करने वाली प्रणालियों के लिए विनाशकारी हो सकता है। FSK Technologies

विकिरण क्षति
क्रिस्टल कुछ हद तक विकिरण क्षति के प्रति संवेदनशील होते हैं।कृत्रिम रूप से विकसित क्रिस्टल की तुलना में प्राकृतिक क्वार्ट्ज बहुत अधिक संवेदनशील है, और क्रिस्टल को स्वीप करके संवेदनशीलता को और कम किया जा सकता है-क्रिस्टल को कम से कम 400 & nbsp; ° C को कम से कम 500 & nbsp के एक विद्युत क्षेत्र में हाइड्रोजन-मुक्त वातावरण में गर्म करना; v/cm; v/cm;कम से कम 12 घंटे के लिए।इस तरह के स्वेप्ट क्रिस्टल में स्थिर आयनीकरण विकिरण के लिए बहुत कम प्रतिक्रिया होती है।कुछ सी (iv) परमाणुओं को अल (iii) अशुद्धियों के साथ बदल दिया जाता है, प्रत्येक को एक क्षतिपूर्ति ली होती है+ or sodium|Na+ cation nearby. Ionization produces electron-hole pairs; the holes are trapped in the lattice near the Al atom, the resulting Li and Na atoms are loosely trapped along the Z axis; the change of the lattice near the Al atom and the corresponding elastic constant then causes a corresponding change in frequency. Sweeping removes the Li+ and Na+ ions from the lattice, reducing this effect. The Al3+ site can also trap hydrogen atoms. All crystals have a transient negative frequency shift after exposure to an X-ray pulse; the frequency then shifts gradually back; natural quartz reaches stable frequency after 10–1000 seconds, with a negative offset to pre-irradiation frequency, artificial crystals return to a frequency slightly lower or higher than pre-irradiation, swept crystals anneal virtually back to original frequency. The annealing is faster at higher temperatures. Sweeping under vacuum at higher temperatures and field strength can further reduce the crystal's response to X-ray pulses. Series resistance of unswept crystals increases after an X-ray dose, and anneals back to a somewhat higher value for a natural quartz (requiring a corresponding gain reserve in the circuit) and back to pre-irradiation value for synthetic crystals. Series resistance of swept crystals is unaffected. Increase of series resistance degrades Q; too high increase can stop the oscillations. Neutron radiation induces frequency changes by introducing dislocations into the lattice by knocking out atoms, a single fast neutron can produce many defects; the SC and AT cut frequency increases roughly linearly with absorbed neutron dose, while the frequency of the BT cuts decreases. न्यूट्रॉन भी तापमान-आवृत्ति विशेषताओं को बदलते हैं।कम आयनीकरण विकिरण खुराक पर आवृत्ति परिवर्तन उच्च खुराक की तुलना में आनुपातिक रूप से अधिक है।उच्च तीव्रता वाले विकिरण क्रिस्टल और ट्रांजिस्टर में फोटोकॉन्डक्टिविटी को प्रेरित करके थरथरानवाला को रोक सकते हैं;एक स्वेप्ट क्रिस्टल और ठीक से डिज़ाइन किए गए सर्किट के साथ दोलन विकिरण के फटने के बाद 15 माइक्रोसेकंड के भीतर पुनरारंभ कर सकते हैं।क्षार धातु अशुद्धियों के उच्च स्तर के साथ क्वार्ट्ज क्रिस्टल विकिरण के साथ क्यू खो देते हैं;स्वेप्ट आर्टिफिशियल क्रिस्टल का क्यू अप्रभावित है।उच्च खुराक के साथ विकिरण (10 से अधिक)5RAD) बाद की खुराक के लिए संवेदनशीलता को कम करता है।बहुत कम विकिरण खुराक (300 रेड से नीचे) का असमान रूप से उच्च प्रभाव होता है, लेकिन यह गैर -खुराक उच्च खुराक पर संतृप्त करता है।बहुत अधिक खुराक पर, क्रिस्टल की विकिरण प्रतिक्रिया के रूप में अच्छी तरह से संतृप्त हो सकती है, जो प्रभावित हो सकती है।

Magnetic fields have little effect on the crystal itself, as quartz is diamagnetic; eddy currents or AC voltages can however be induced into the circuits, and magnetic parts of the mounting and housing may be influenced.

After the power-up, the crystals take several seconds to minutes to "warm up" and stabilize their frequency. The oven-controlled OCXOs require usually 3–10 minutes for heating up to reach thermal equilibrium; the oven-less oscillators stabilize in several seconds as the few milliwatts dissipated in the crystal cause a small but noticeable level of internal heating. क्रिस्टल में कोई अंतर्निहित विफलता तंत्र नहीं है;कुछ ने दशकों से उपकरणों में काम किया है।हालांकि, विफलताओं को बॉन्डिंग, टपका हुआ बाड़ों, संक्षारण, उम्र बढ़ने से आवृत्ति शिफ्ट में दोषों द्वारा पेश किया जा सकता है, क्रिस्टल को बहुत अधिक यांत्रिक झटके से तोड़कर, या विकिरण-प्रेरित क्षति जब nonswept क्वार्ट्ज का उपयोग किया जाता है। ओवरड्राइविंग से क्रिस्टल भी क्षतिग्रस्त हो सकते हैं।

क्रिस्टल को उपयुक्त ड्राइव स्तर पर संचालित किया जाना चाहिए।जबकि कटौती में काफी क्षमा हो जाते हैं, केवल उनके विद्युत मापदंडों के साथ, स्थिरता और उम्र बढ़ने की विशेषताओं को कम किया जाता है जब ओवरड्राइव, कम-आवृत्ति वाले क्रिस्टल, विशेष रूप से फ्लेक्सुरल-मोड वाले, बहुत उच्च ड्राइव स्तरों पर फ्रैक्चर हो सकते हैं।ड्राइव स्तर को क्रिस्टल में विघटित बिजली की मात्रा के रूप में निर्दिष्ट किया गया है।उपयुक्त ड्राइव का स्तर फ्लेक्सुरल मोड के लिए 100 & nbsp; kHz, 1 μW के लिए 1-4 & nbsp; MHz, MHz, 0.5 μW के लिए मौलिक मोड 4-20 & nbsp; MHz और 0.5 μW के लिए 20-200 & nbsp के लिए 0.5 μW के बारे में 5 μW है;मेगाहर्ट्ज। बहुत कम ड्राइव स्तर थरथरानवाला शुरू करने में समस्याओं का कारण हो सकता है।कम ड्राइव का स्तर उच्च स्थिरता और थरथरानवाला की कम बिजली की खपत के लिए बेहतर है।उच्च ड्राइव का स्तर, बदले में, सिग्नल-टू-शोर अनुपात को बढ़ाकर शोर के प्रभाव को कम करता है। कट क्रिस्टल की स्थिरता बढ़ती आवृत्ति के साथ कम हो जाती है।अधिक सटीक उच्च आवृत्तियों के लिए एक क्रिस्टल का उपयोग कम मौलिक आवृत्ति के साथ, एक ओवरटोन पर संचालित करना बेहतर है।

उम्र बढ़ने से समय के साथ लघुगणक कम हो जाता है, निर्माण के तुरंत बाद होने वाले सबसे बड़े परिवर्तन।कृत्रिम रूप से 85 से 125 & nbsp पर लंबे समय तक भंडारण द्वारा एक क्रिस्टल की उम्र बढ़ने; ° C अपनी दीर्घकालिक स्थिरता बढ़ा सकता है।

एक बुरी तरह से डिज़ाइन किया गया थरथरानवाला सर्किट अचानक एक ओवरटोन पर दोलन शुरू कर सकता है।1972 में, फ्रेमोंट, कैलिफोर्निया में एक ट्रेन एक दोषपूर्ण थरथरानवाला के कारण दुर्घटनाग्रस्त हो गई।टैंक कैपेसिटर के एक अनुचित मूल्य ने क्रिस्टल को एक नियंत्रण बोर्ड में ओवरड्राइव किया, एक ओवरटोन पर कूदने के लिए, और ट्रेन को धीमा करने के बजाय गति बढ़ा दी।

क्रिस्टल कटौती
गुंजयमान प्लेट को कई अलग -अलग तरीकों से स्रोत क्रिस्टल से काटा जा सकता है।कट का अभिविन्यास क्रिस्टल की उम्र बढ़ने की विशेषताओं, आवृत्ति स्थिरता, थर्मल विशेषताओं और अन्य मापदंडों को प्रभावित करता है।ये कटौती बल्क ध्वनिक तरंग (BAW) पर संचालित होती हैं;उच्च आवृत्तियों के लिए, सतह ध्वनिक तरंग (SAW) उपकरण कार्यरत हैं।

]quartz.gifकई क्रिस्टल कट की छवि]

कट नाम में टी एक तापमान-मुआवजा कटौती को चिह्नित करता है, एक कट उन्मुख एक तरह से कि जाली के तापमान गुणांक न्यूनतम होते हैं;एफसी और एससी कटौती भी तापमान-मुआवजा हैं।

उच्च आवृत्ति कटौती उनके किनारों द्वारा लगाई जाती है, आमतौर पर स्प्रिंग्स पर;वसंत की कठोरता को इष्टतम होना चाहिए, जैसे कि यह बहुत कठोर है, यांत्रिक झटके को क्रिस्टल में स्थानांतरित किया जा सकता है और इसे तोड़ने का कारण बन सकता है, और बहुत कम कठोरता क्रिस्टल को पैकेज के अंदर से टकराने की अनुमति दे सकती है जब अधीन किया जाता हैएक यांत्रिक झटका, और टूट गया।स्ट्रिप रेज़ोनेटर, आमतौर पर कटौती पर, छोटे होते हैं और इसलिए यांत्रिक झटके के प्रति कम संवेदनशील होते हैं।एक ही आवृत्ति और ओवरटोन पर, स्ट्रिप में कम पुलबिलिटी, उच्च प्रतिरोध और उच्च तापमान गुणांक होता है। कम आवृत्ति कटौती नोड्स पर लगाई जाती है जहां वे वस्तुतः गतिहीन होते हैं;क्रिस्टल और लीड के बीच प्रत्येक तरफ ऐसे बिंदुओं पर पतली तारों को संलग्न किया जाता है।पतली तारों पर निलंबित क्रिस्टल का बड़ा द्रव्यमान विधानसभा को यांत्रिक झटके और कंपन के प्रति संवेदनशील बनाता है।

The crystals are usually mounted in hermetically sealed glass or metal cases, filled with a dry and inert atmosphere, usually vacuum, nitrogen, or helium. Plastic housings can be used as well, but those are not hermetic and another secondary sealing has to be built around the crystal.

Several resonator configurations are possible, in addition to the classical way of directly attaching leads to the crystal. E.g. the BVA resonator (Boîtier à Vieillissement Amélioré, Enclosure with Improved Aging), 1976 में विकसित;कंपन को प्रभावित करने वाले भागों को एक ही क्रिस्टल (जो बढ़ते तनाव को कम करता है) से मशीनीकृत किया जाता है, और इलेक्ट्रोड को ही गुंजयमानकर्ता पर नहीं बल्कि एक ही बार से क्वार्ट्ज के आस -पास के स्लाइस से बने दो कंडेनसर डिस्क के आंतरिक किनारों पर जमा किया जाता है।, इलेक्ट्रोड और वाइब्रेटिंग तत्व के बीच कोई तनाव नहीं होने के साथ तीन-परत वाला सैंडविच बनाना।इलेक्ट्रोड और गुंजयमान के बीच की खाई दो छोटी श्रृंखला कैपेसिटर के रूप में कार्य करती है, जिससे क्रिस्टल सर्किट प्रभावों के प्रति कम संवेदनशील हो जाता है। आर्किटेक्चर इलेक्ट्रोड के बीच सतह के संपर्कों के प्रभावों को समाप्त करता है, बढ़ते कनेक्शनों में बाधाएं, और इलेक्ट्रोड से आयन प्रवास से संबंधित मुद्दे वाइब्रेटिंग तत्व के जाली में। परिणामी कॉन्फ़िगरेशन बीहड़ है, सदमे और कंपन के लिए प्रतिरोधी है, त्वरण और आयनकारी विकिरण के लिए प्रतिरोधी है, और उम्र बढ़ने की विशेषताओं में सुधार हुआ है।कट पर आमतौर पर उपयोग किया जाता है, हालांकि एससी कट वेरिएंट भी मौजूद हैं।BVA गुंजयमानों का उपयोग अक्सर अंतरिक्ष यान अनुप्रयोगों में किया जाता है। 1930 से 1950 के दशक में, लोगों के लिए मैनुअल पीस द्वारा क्रिस्टल की आवृत्ति को समायोजित करना काफी आम था।क्रिस्टल अपनी आवृत्ति को बढ़ाने के लिए एक ठीक अपघर्षक घोल, या यहां तक कि एक टूथपेस्ट का उपयोग करके जमीन पर थे।1-2 & nbsp; kHz द्वारा थोड़ी कमी, जब क्रिस्टल ओवरग्राउंड था, एक पेंसिल लीड के साथ क्रिस्टल चेहरे को चिह्नित करके संभव था, एक कम Q की कीमत पर। क्रिस्टल की आवृत्ति संलग्न कैपेसिटेंस को संशोधित करके थोड़ा समायोज्य (पुल करने योग्य) है।एक varactor, लागू वोल्टेज के आधार पर समाई के साथ एक डायोड, अक्सर वोल्टेज-नियंत्रित क्रिस्टल ऑसिलेटर, VCXO में उपयोग किया जाता है।क्रिस्टल कटौती आमतौर पर या शायद ही कभी एससी पर होती है, और मौलिक मोड में काम करती है;उपलब्ध आवृत्ति विचलन की मात्रा ओवरटोन संख्या के वर्ग के विपरीत आनुपातिक है, इसलिए एक तीसरे ओवरटोन में मौलिक मोड की पुलबिलिटी का केवल एक-नौवां हिस्सा होता है।एससी कट, जबकि अधिक स्थिर, काफी कम पुल करने योग्य हैं।

सर्किट अंकन और संक्षिप्तीकरण
विद्युत योजनाबद्ध आरेखों पर, क्रिस्टल को वर्ग पत्र Y (Y1, Y2, आदि) के साथ नामित किया गया है।ऑसिलेटर, चाहे वे क्रिस्टल ऑसिलेटर हों या अन्य, क्लास लेटर जी (जी 1, जी 2, आदि) के साथ नामित हैं। क्रिस्टल को x या XTAL के साथ एक योजनाबद्ध पर भी नामित किया जा सकता है, या XO के साथ एक क्रिस्टल ऑसिलेटर।

क्रिस्टल ऑसिलेटर प्रकार और उनके संक्षिप्त नाम:
 * 'ATCXO' - एनालॉग तापमान नियंत्रित क्रिस्टल ऑसिलेटर
 * 'CDXO' - कैलिब्रेटेड ड्यूल क्रिस्टल ऑसिलेटर
 * 'DTCXO' - डिजिटल तापमान ने क्रिस्टल थरथरानवाला मुआवजा दिया
 * 'Emxo' - निकाला गया लघु क्रिस्टल थरथरानवाला
 * 'GPSDO' - ग्लोबल पोजिशनिंग सिस्टम अनुशासित थरथरानवाला
 * 'MCXO'-माइक्रो कंप्यूटर-मुआवजा क्रिस्टल ऑसिलेटर
 * 'OCVCXO'-ओवन-नियंत्रित वोल्टेज-नियंत्रित क्रिस्टल ऑसिलेटर
 * 'Ocxo'-ओवन-नियंत्रित क्रिस्टल थरथरानवाला
 * 'RBXO'-रुबिडियम क्रिस्टल ऑसिलेटर (RBXO), एक क्रिस्टल ऑसिलेटर (एक MCXO हो सकता है) एक अंतर्निहित रूबिडियम मानक के साथ सिंक्रनाइज़ किया जाता है जो केवल कभी-कभी सत्ता बचाने के लिए चलाया जाता है
 * 'TCVCXO'-तापमान-मुआवजा वोल्टेज-नियंत्रित थरथरानवाला | वोल्टेज-नियंत्रित क्रिस्टल ऑसिलेटर
 * 'TCXO'-तापमान-मुआवजा क्रिस्टल थरथरानवाला
 * 'TMXO' - सामरिक लघु क्रिस्टल थरथरानवाला
 * TSXO-तापमान-संवेदी क्रिस्टल थरथरानवाला, TCXO का एक अनुकूलन
 * VCTCXO-वोल्टेज-नियंत्रित तापमान-संकलित क्रिस्टल ऑसिलेटर
 * VCXO-वोल्टेज-नियंत्रित क्रिस्टल ऑसिलेटर

यह भी देखें

 * घड़ी जनरेटर
 * क्लॉक ड्रिफ्ट - क्रिस्टल ऑसिलेटर्स के क्लॉक ड्रिफ्ट माप का उपयोग यादृच्छिक संख्या जनरेटर बनाने के लिए किया जा सकता है।
 * क्रिस्टल फ़िल्टर
 * एरहार्ड कित्ज़ इलेक्ट्रॉनिक ट्यूनिंग कांटे पर और सटीक सिग्नल आवृत्तियों के लिए क्वार्ट्ज क्रिस्टल के साथ काम करते हैं
 * इस्साक कोगा-तापमान-स्थिर आर 1 कोगा कट का आविष्कारक
 * पियर्स ऑसिलेटर
 * बहुत कम मात्रा में तौलने के लिए क्रिस्टल ऑसिलेटर का उपयोग करके क्वार्ट्ज क्रिस्टल माइक्रोब्लेंस।
 * पतली-फिल्म मोटाई मॉनिटर
 * VFO-चर-आवृत्ति थरथरानवाला

अग्रिम पठन

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बाहरी संबंध

 * Introduction to quartz frequency standards
 * Distortions in Crystal Oscillators
 * Quartz crystal resonators and oscillators
 * Multipage summary of quartz crystals & their oscillators, filters, etc
 * Quartz crystal resonators and oscillators
 * Multipage summary of quartz crystals & their oscillators, filters, etc

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