مذبذب بلوري

📅 آخر تحديث: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 23 صور
الموسوعة الحرة

المذبذب البلوري هو دائرة إلكترونية تستخدم بلورة كهرضغطية كعنصر انتقائي للتردد . [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] يُستخدم تردد المذبذب غالبًا لتتبع الوقت، كما في ساعات اليد الكوارتزية ، ولتوفير إشارة ساعة مستقرة للدوائر المتكاملة الرقمية ، ولتثبيت الترددات لأجهزة الإرسال والاستقبال اللاسلكية . يُعد الكوارتز البلوري أكثر أنواع الرنانات الكهرضغطية شيوعًا ، ولذلك تُعرف دوائر المذبذب التي تتضمنه باسم المذبذبات البلورية. [ 1 ] مع ذلك، تُستخدم مواد كهرضغطية أخرى، بما في ذلك السيراميك متعدد البلورات ، في دوائر مماثلة.

يعتمد المذبذب البلوري على التغير الطفيف في شكل بلورة الكوارتز تحت تأثير مجال كهربائي ، وهي خاصية تُعرف باسم الكهروإجهاد العكسي . يؤدي تطبيق جهد كهربائي على أقطاب البلورة إلى تغيير شكلها؛ وعند إزالة الجهد، تولد البلورة جهدًا صغيرًا عند عودتها المرنة إلى شكلها الأصلي. يتذبذب الكوارتز بتردد رنين ثابت (مقارنةً بالمذبذبات الأخرى منخفضة التكلفة) بدقة تردد تُقاس بأجزاء في المليون (ppm). يتصرف المذبذب كدائرة RLC ، ولكن بمعامل جودة (Q) أعلى بكثير (فقد طاقة أقل في كل دورة تذبذب وانتقائية تردد أعلى) مما يمكن تحقيقه بشكل موثوق باستخدام المكثفات (C) والمحاثات (L) المنفصلة، ​​والتي تعاني من المقاومة الطفيلية (R). بمجرد ضبط بلورة الكوارتز على تردد معين (يتأثر بكتلة الأقطاب الكهربائية المتصلة بالبلورة، واتجاه البلورة، ودرجة الحرارة، وعوامل أخرى)، فإنها تحافظ على هذا التردد بثبات عالٍ. [ 4 ]

تُصنع بلورات الكوارتز بترددات تتراوح من بضع عشرات من الكيلوهرتز إلى مئات الميغاهرتز. وفي عام 2003، بلغ إنتاج البلورات حوالي ملياري بلورة سنويًا. [ 5 ] تُستخدم معظمها في الأجهزة الاستهلاكية مثل ساعات اليد ، والساعات ، وأجهزة الراديو ، وأجهزة الكمبيوتر ، والهواتف المحمولة . مع ذلك، في التطبيقات التي تتطلب صغر الحجم وخفة الوزن، يمكن استبدال البلورات برنانات صوتية رقيقة الأغشية ، خاصةً عند الحاجة إلى رنين بترددات عالية جدًا (أكثر من 1.5  غيغاهرتز تقريبًا). كما توجد بلورات الكوارتز داخل معدات الاختبار والقياس، مثل العدادات، ومولدات الإشارات ، وأجهزة راسم الإشارة .

مصطلحات

رنان بلوري كوارتز (يسار) ومذبذب بلوري كوارتز (يمين)

المذبذب البلوري هو نوع من الدوائر الكهربائية التي تستخدم رنانًا كهرضغطياً، وهو عبارة عن بلورة، كعنصر لتحديد التردد. البلورة هي المصطلح الشائع في الإلكترونيات للإشارة إلى عنصر تحديد التردد، وهي عبارة عن رقاقة من بلورة الكوارتز أو السيراميك موصولة بأقطاب كهربائية. ويُعدّ مصطلح " الرنان الكهرضغطي " أكثر دقةً من مصطلح "البلورة" . كما تُستخدم البلورات في أنواع أخرى من الدوائر الإلكترونية، مثل مرشحات البلورات .

تُباع الرنانات الكهروإجهادية كمكونات منفصلة لاستخدامها في دوائر المذبذب البلوري. كما أنها تُدمج غالبًا في عبوة واحدة مع دائرة المذبذب البلوري.

تاريخ

مذبذبات بلورية بتردد 100 كيلوهرتز في المكتب الوطني الأمريكي للمعايير، والتي كانت بمثابة معيار التردد للولايات المتحدة في عام 1929
بلورات مختبرات بيل المبكرة جدًا من مجموعة فيكترون الدولية

اكتشف جاك وبيير كوري ظاهرة الكهروإجهاد عام 1880. أجرى بول لانجفين أولى دراساته على رنانات الكوارتز لاستخدامها في السونار خلال الحرب العالمية الأولى. بُني أول مذبذب مُتحكم فيه بالبلورة ، باستخدام بلورة ملح روشيل ، عام 1917 وحصل على براءة اختراع [ 6 ] عام 1918 من قِبل ألكسندر م. نيكولسون في شركة ويسترن إلكتريك ، على الرغم من أن والتر جايتون كادي طعن في أسبقيته . [ 7 ] بنى كادي أول مذبذب بلوري كوارتز عام 1921. [ 8 ] ومن بين الرواد الأوائل الآخرين في مجال مذبذبات بلورات الكوارتز جي دبليو بيرس ولويس إيسن .

طُوِّرت مذبذبات بلورات الكوارتز لتوفير مراجع تردد عالية الاستقرار خلال عشرينيات وثلاثينيات القرن العشرين. قبل استخدام البلورات، كانت محطات الراديو تتحكم بتردداتها باستخدام دوائر رنانة ، والتي كانت عرضة للانحراف عن التردد بمقدار 3-4  كيلوهرتز. [ 9 ] ونظرًا لأن ترددات محطات البث كانت تُخصص بفارق 10  كيلوهرتز فقط (في الأمريكتين) أو 9  كيلوهرتز (في أماكن أخرى)، فقد كان التداخل بين المحطات المتجاورة بسبب انحراف التردد مشكلة شائعة. [ 9 ] في عام 1925، قامت شركة وستنجهاوس بتركيب مذبذب بلوري في محطتها الرئيسية KDKA، [ 9 ] وبحلول عام 1926، استُخدمت بلورات الكوارتز للتحكم بتردد العديد من محطات البث، وكانت شائعة بين هواة الراديو. [ 10 ] في عام 1928، طوّر وارن ماريسون من مختبرات بيل أول ساعة تعمل ببلورات الكوارتز . بدقة تصل إلى ثانية واحدة في 30 عامًا (30  مللي ثانية/سنة، أو 0.95  نانوثانية/ثانية)، [ 8 ] حلت ساعات الكوارتز محل ساعات البندول الدقيقة كأكثر أجهزة ضبط الوقت دقة في العالم حتى تم تطوير الساعات الذرية في خمسينيات القرن العشرين. وبالاستفادة من العمل المبكر في مختبرات بيل، أنشأت شركة الهاتف والتلغراف الأمريكية (AT&T) قسم منتجات التحكم في التردد، والذي انفصل لاحقًا وأصبح يُعرف اليوم باسم شركة فيكترون الدولية. [ 11 ]

في عام 1933، أبلغ إسحاق كوجا من معهد طوكيو للتكنولوجيا عن لوحة الكوارتز المقطوعة R1، وهي لوحة ذات اتجاه غير حساس لدرجة الحرارة ومعامل تردد-حرارة شبه معدوم. [ 12 ] استُخدمت بلورات كوجا المقطوعة لأول مرة في أجهزة الإرسال اللاسلكي، ولاحقًا في الساعات، واعتُرف بهذا العمل كمعلم بارز من قِبل معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE) في عام 2017. [ 13 ]

بدأت عدة شركات خلال هذه الفترة بإنتاج بلورات الكوارتز للاستخدامات الإلكترونية. وباستخدام أساليب تُعتبر بدائية في الوقت الحاضر، تم إنتاج حوالي 100,000 وحدة بلورية في الولايات المتحدة خلال عام 1939. وخلال الحرب العالمية الثانية، صُنعت البلورات من بلورات الكوارتز الطبيعية، ومعظمها من البرازيل . وقد حفّز نقص البلورات خلال الحرب، نتيجةً للطلب المتزايد على التحكم الدقيق في ترددات أجهزة الراديو والرادارات العسكرية والبحرية ، الأبحاثَ التي أُجريت بعد الحرب لزراعة الكوارتز الاصطناعي، وبحلول عام 1950، طُوّرت عملية حرارية مائية لزراعة بلورات الكوارتز على نطاق تجاري في مختبرات بيل. وبحلول سبعينيات القرن العشرين، أصبحت جميع البلورات المستخدمة في الإلكترونيات تقريبًا اصطناعية.

في عام 1968، اخترع يورغن شتاودته عملية الطباعة الضوئية لتصنيع مذبذبات بلورات الكوارتز أثناء عمله في شركة نورث أمريكان للطيران (التي تُعرف الآن باسم روكويل )، مما سمح بتصنيعها بأحجام صغيرة بما يكفي للمنتجات المحمولة مثل الساعات. [ 14 ]

على الرغم من أن المذبذبات البلورية لا تزال تستخدم بلورات الكوارتز بشكل شائع، إلا أن الأجهزة التي تستخدم مواد أخرى أصبحت أكثر شيوعاً، مثل الرنانات الخزفية .

أنماط تذبذب البلورة

مبدأ

البلورة هي مادة صلبة تتراص فيها الذرات أو الجزيئات أو الأيونات المكونة لها في نمط منتظم ومتكرر يمتد في جميع الأبعاد المكانية الثلاثة.

يمكن استخدام أي جسم مصنوع من مادة مرنة تقريبًا كبلورة، مع محولات طاقة مناسبة ، نظرًا لأن جميع الأجسام لها ترددات رنين طبيعية . على سبيل المثال، يتميز الفولاذ بمرونة عالية وسرعة صوت عالية، ولذلك كان يُستخدم بكثرة في المرشحات الميكانيكية قبل الكوارتز . يعتمد تردد الرنين على الحجم والشكل والمرونة وسرعة الصوت في المادة. تُقطع البلورات عالية التردد عادةً على شكل مستطيل بسيط أو قرص دائري. أما البلورات منخفضة التردد، كتلك المستخدمة في الساعات الرقمية، فتُقطع عادةً على شكل شوكة رنانة . في التطبيقات التي لا تتطلب توقيتًا دقيقًا للغاية، يُستخدم غالبًا رنان خزفي منخفض التكلفة بدلًا من بلورة الكوارتز.

عند قطع بلورة الكوارتز وتثبيتها بشكل صحيح، يمكن جعلها تتشوه في مجال كهربائي بتطبيق جهد كهربائي على قطب كهربائي قريب من البلورة أو عليها. تُعرف هذه الخاصية بالكهرباء الانضغاطية العكسية. عند إزالة المجال ، يُولّد الكوارتز مجالًا كهربائيًا عند عودته إلى شكله الأصلي، وهذا بدوره يُولّد جهدًا كهربائيًا. والنتيجة هي أن بلورة الكوارتز تتصرف كدائرة RLC ، تتكون من محث ومكثف ومقاوم ، بتردد رنين دقيق.

يتميز الكوارتز بميزة إضافية، وهي أن ثوابته المرنة وحجمه يتغيران بطريقة تجعل اعتماد التردد على درجة الحرارة منخفضًا للغاية. وتعتمد الخصائص المحددة على نمط الاهتزاز وزاوية قطع الكوارتز (بالنسبة لمحاوره البلورية). [ 15 ] لذلك، فإن تردد الرنين للصفيحة، الذي يعتمد على حجمها، لا يتغير كثيرًا. وهذا يعني أن ساعة الكوارتز أو المرشح أو المذبذب يظل دقيقًا. في التطبيقات الحساسة، يُركّب مذبذب الكوارتز في حاوية مضبوطة الحرارة، تُسمى فرن الكريستال ، ويمكن أيضًا تركيبه على ممتصات صدمات لمنع التشويش الناتج عن الاهتزازات الميكانيكية الخارجية.

النمذجة

نموذج كهربائي

يمكن نمذجة بلورة الكوارتز كشبكة كهربائية ذات نقاط رنين منخفضة المقاومة (موصولة على التوالي) ونقاط رنين عالية المقاومة (موصولة على التوازي) متقاربة. رياضياً، باستخدام تحويل لابلاس ، يمكن كتابة مقاومة هذه الشبكة على النحو التالي: [ 16 ]

الرمز التخطيطي والدائرة المكافئة لبلورة الكوارتز في المذبذب
Z(s)=(1s⋅ج1+s⋅ل1+R1)‖(1s⋅ج0)،\displaystyle 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.,}

أو

Z(s)=s2+sR1ل1+ωs2(s⋅ج0)[s2+sR1ل1+ωص2]⇒ωs=1ل1⋅ج1،ωص=ج1+ج0ل1⋅ج1⋅ج0=ωs1+ج1ج0≈ωs(1+ج12ج0)(ج0≫ج1){\displaystyle {\begin{aligned}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}}{2C_{0}}}\right)\quad \left(C_{0}\gg C_{1}\right)\end{aligned}}}

أينs{\displaystyle s}التردد المركب (s=جω{\displaystyle s=j\omega })ωs{\displaystyle \omega _{\mathrm {s} }}هي التردد الزاوي للرنين التسلسلي ، وωص{\displaystyle \omega _{\mathrm {p} }}هو التردد الزاوي الرنيني الموازي.

تؤدي إضافة سعة كهربائية عبر البلورة إلى انخفاض تردد الرنين (الموازي). بينما تؤدي إضافة حث كهربائي عبر البلورة إلى زيادة تردد الرنين (الموازي). يمكن استخدام هذه التأثيرات لضبط تردد تذبذب البلورة. عادةً ما يقوم مصنّعو البلورات بقطعها وتشكيلها للحصول على تردد رنين محدد مع إضافة سعة "حمل" معروفة إليها. على سبيل المثال، البلورة المصممة لحمل 6  بيكوفاراد يكون لها تردد الرنين الموازي المحدد عند  وضع مكثف سعته 6.0 بيكوفاراد عبرها. وبدون سعة الحمل، يكون تردد الرنين أعلى.

أنماط الرنين

توفر بلورة الكوارتز رنينًا متسلسلًا ورنينًا متوازيًا. يكون الرنين المتسلسل أقل ببضعة كيلوهرتز من الرنين المتوازي.  تعمل البلورات التي تقل تردداتها عن 30 ميجاهرتز عمومًا بين الرنين المتسلسل والرنين المتوازي، مما يعني أن البلورة تظهر كمفاعلة حثية أثناء التشغيل، وتشكل هذه المفاعلة دائرة رنين متوازية مع مكثف موصول خارجيًا على التوازي.

استجابة التردد لبلورة بتردد 100 كيلوهرتز، توضح الرنين المتسلسل والمتوازي

أي سعة إضافية صغيرة موصولة بالتوازي مع البلورة تُخفض التردد. علاوة على ذلك، يمكن تقليل المفاعلة الحثية الفعالة للبلورة بإضافة مكثف موصول على التوالي معها. تُتيح هذه التقنية الأخيرة طريقة فعّالة لضبط تردد التذبذب ضمن نطاق ضيق؛ ففي هذه الحالة، يؤدي إدخال مكثف على التوالي مع البلورة إلى رفع تردد التذبذب. لكي تعمل البلورة بترددها المحدد، يجب أن تكون الدائرة الإلكترونية مطابقة تمامًا لتلك التي حددها مُصنِّع البلورة. تجدر الإشارة إلى أن هذه النقاط تُشير إلى دقة في عمل مذبذبات البلورات في هذا النطاق الترددي: فالبلورة لا تتذبذب عادةً عند أي من تردداتها الرنانة بدقة.

تُشغَّل البلورات التي يزيد ترددها عن 30  ميجاهرتز (حتى أكثر من 200 ميجاهرتز) عادةً عند رنين التوالي، حيث تكون المعاوقة عند أدنى قيمة لها وتساوي مقاومة التوالي. في هذه الحالة، تُحدَّد مقاومة التوالي (أقل من 100 أوم) بدلاً من السعة المتوازية. وللوصول إلى ترددات أعلى، يمكن جعل البلورة تهتز عند أحد أنماطها التوافقية ، التي تحدث بالقرب من مضاعفات تردد الرنين الأساسي. تُستخدم فقط النغمات التوافقية ذات الأرقام الفردية. تُسمى هذه البلورة ببلورة النغمة التوافقية الثالثة أو الخامسة أو حتى السابعة. ولتحقيق ذلك، تتضمن دائرة المذبذب عادةً دوائر LC إضافية لاختيار النغمة التوافقية المطلوبة.  

تأثيرات الحرارة

تعتمد خصائص تردد البلورة على شكلها أو "قطعها". عادةً ما تُقطع بلورة الشوكة الرنانة بحيث يكون اعتماد ترددها على درجة الحرارة تربيعيًا، مع بلوغها أقصى قيمة لها عند حوالي 25 درجة مئوية (77 درجة فهرنهايت) . هذا يعني أن مذبذب بلورة الشوكة الرنانة يرن بالقرب من تردده المستهدف عند درجة حرارة الغرفة، ولكنه يتباطأ عند ارتفاع درجة الحرارة أو انخفاضها عنها. معامل القطع المكافئ الشائع لبلورة شوكة رنانة بتردد 32 كيلوهرتز هو -0.04 جزء في المليون/درجة مئوية .   

و=و0[1-0.04 جزء في المليون/∘ج2⋅(تي-تي0)2].{\displaystyle f=f_{0}\left[1-0.04~{\text{ppm}}/^{\circ }{\text{C}}^{2}\cdot (T-T_{0})^{2}\right].}

في تطبيق حقيقي، هذا يعني أن الساعة المبنية باستخدام  بلورة شوكة رنانة عادية بتردد 32 كيلو هرتز تحافظ على الوقت الجيد في درجة حرارة الغرفة، ولكنها تفقد دقيقتين في السنة عند درجة حرارة أعلى أو أقل من درجة حرارة الغرفة بمقدار 10 درجات مئوية (50 درجة فهرنهايت) ، وتفقد 8 دقائق في السنة عند درجة حرارة أعلى أو أقل من درجة حرارة الغرفة بمقدار 20 درجة مئوية (68 درجة فهرنهايت) بسبب بلورة الكوارتز.    

دوائر مذبذب الكريستال

تحافظ دائرة المذبذب البلوري على التذبذب عن طريق استقبال إشارة جهد من رنان الكوارتز ، وتضخيمها، ثم إعادتها إلى الرنان. معدل تمدد وانكماش الكوارتز هو تردد الرنين ، ويتحدد ذلك بنوع البلورة وحجمها. عندما تتساوى طاقة ترددات الخرج المتولدة مع الفقد في الدائرة، يمكن الحفاظ على التذبذب.

تتكون بلورة المذبذب من لوحين موصلين كهربائيًا، بينهما شريحة أو شوكة رنانة من بلورة الكوارتز. عند بدء التشغيل، تضع دائرة التحكم البلورة في حالة توازن غير مستقرة ، وبسبب التغذية الراجعة الموجبة في النظام، يتم تضخيم أي جزء ضئيل من الضوضاء ، مما يزيد من سرعة التذبذب. يمكن اعتبار رنان البلورة أيضًا مرشحًا انتقائيًا عالي التردد في هذا النظام: فهو يمرر فقط نطاقًا فرعيًا ضيقًا جدًا من الترددات حول تردد الرنين، مما يضفي توهينًا على جميع الترددات الأخرى. في النهاية، يصبح تردد الرنين هو التردد النشط الوحيد. مع تضخيم المذبذب للإشارات الخارجة من البلورة، تصبح الإشارات في نطاق تردد البلورة أقوى، حتى تهيمن في النهاية على خرج المذبذب. يعمل نطاق الرنين الضيق لبلورة الكوارتز على ترشيح الترددات غير المرغوب فيها.

يمكن أن يكون تردد خرج مذبذب الكوارتز إما تردد الرنين الأساسي أو أحد مضاعفاته، ويُسمى التردد التوافقي . التوافقيات هي مضاعفات صحيحة للتردد الأساسي. ولكن، كما هو الحال في العديد من الرنانات الميكانيكية الأخرى، تُظهر البلورات أنماطًا متعددة من التذبذب، عادةً عند مضاعفات صحيحة فردية تقريبًا للتردد الأساسي. تُسمى هذه الأنماط "أنماط النغمات الفوقية"، ويمكن تصميم دوائر المذبذب لإثارتها. تقع أنماط النغمات الفوقية عند ترددات تُقارب، ولكنها ليست مضاعفات صحيحة فردية لتردد النمط الأساسي، وبالتالي فإن ترددات النغمات الفوقية ليست توافقيات دقيقة للتردد الأساسي.

غالبًا ما تُصمَّم البلورات عالية التردد للعمل عند النغمات التوافقية الثالثة أو الخامسة أو السابعة. ويواجه المصنّعون صعوبة في إنتاج بلورات رقيقة بما يكفي لإنتاج ترددات أساسية تزيد عن 30  ميجاهرتز. ولإنتاج ترددات أعلى، يصنع المصنّعون بلورات النغمات التوافقية مضبوطة بحيث تكون النغمة التوافقية الثالثة أو الخامسة أو السابعة عند التردد المطلوب، لأنها أكثر سمكًا وبالتالي أسهل في التصنيع من البلورة الأساسية التي تُنتج التردد نفسه - مع العلم أن إثارة تردد النغمة التوافقية المطلوب تتطلب دائرة مذبذب أكثر تعقيدًا بعض الشيء. [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] تتميز دائرة مذبذب البلورة الأساسية بأنها أبسط وأكثر كفاءة وقابلية للضبط من دائرة النغمة التوافقية الثالثة. وتبعًا للمصنّع، قد يتراوح أعلى تردد أساسي متاح بين 25  ميجاهرتز و66  ميجاهرتز. [ 22 ] [ 23 ]

المكونات الداخلية لبلورة الكوارتز.

يُعدّ عامل الجودة العالي (Q) أحد الأسباب الرئيسية لانتشار استخدام المذبذبات البلورية . تتراوح قيمة Q النموذجية لمذبذب الكوارتز بين 10⁴ و10⁶ ، مقارنةً بـ 10² تقريبًا لمذبذب LC . ويمكن تقدير قيمة Q القصوى لمذبذب كوارتز عالي الاستقرار بالمعادلة Q = 1.6 × 10⁷ / f ، حيث f هو تردد الرنين بالميغاهرتز. [ 24 ] [ 25 ]

من أهم خصائص مذبذبات بلورات الكوارتز انخفاض مستوى التشويش الطوري فيها . ففي العديد من المذبذبات، تُضخّم الطاقة الطيفية عند تردد الرنين، مما ينتج عنه مجموعة من النغمات بأطوار مختلفة. أما في مذبذب البلورة، فتهتز البلورة في الغالب حول محور واحد، وبالتالي يكون طور واحد فقط هو السائد. هذه الخاصية، أي انخفاض مستوى التشويش الطوري ، تجعلها مفيدة للغاية في الاتصالات السلكية واللاسلكية حيث تكون الإشارات المستقرة ضرورية، وفي الأجهزة العلمية التي تتطلب دقة عالية في تحديد الوقت.

يمكن أن تؤثر التغيرات البيئية في درجة الحرارة والرطوبة والضغط والاهتزاز على تردد الرنين لبلورة الكوارتز، ولكن توجد عدة تصاميم تقلل من هذه التأثيرات البيئية. تشمل هذه التصاميم مذبذبات TCXO وMCXO و OCXO ، والتي سيتم تعريفها لاحقًا . غالبًا ما تُنتج هذه التصاميم، وخاصةً OCXO، أجهزةً ذات استقرار ممتاز على المدى القصير. تعود محدودية الاستقرار على المدى القصير بشكل رئيسي إلى التشويش الناتج عن المكونات الإلكترونية في دوائر المذبذب. أما الاستقرار على المدى الطويل فيتأثر بتقادم البلورة.

بسبب عوامل التقادم والظروف البيئية (مثل درجة الحرارة والاهتزاز)، يصعب الحفاظ على دقة ترددات حتى أفضل مذبذبات الكوارتز ضمن جزء واحد من عشرة أضعاف ترددها الاسمي دون تعديل مستمر. لهذا السبب، تُستخدم المذبذبات الذرية في التطبيقات التي تتطلب استقرارًا ودقة أفضل على المدى الطويل.

الترددات الزائفة

بلورة بتردد 25 ميجاهرتز تُظهر استجابة زائفة

بالنسبة للبلورات التي تعمل عند رنين التوالي أو التي تُبعد عن النمط الرئيسي بإضافة محث أو مكثف على التوالي، قد تُلاحظ استجابات زائفة كبيرة (تعتمد على درجة الحرارة). على الرغم من أن معظم الأنماط الزائفة عادةً ما تكون أعلى بعشرات الكيلوهرتز من رنين التوالي المطلوب، إلا أن معامل درجة حرارتها يختلف عن معامل درجة حرارة النمط الرئيسي، وقد تنتقل الاستجابة الزائفة عبر النمط الرئيسي عند درجات حرارة معينة. حتى لو بدت مقاومة التوالي عند رنينات الزائفة أعلى من مقاومتها عند التردد المطلوب، فقد يحدث تغير سريع في مقاومة التوالي للنمط الرئيسي عند درجات حرارة محددة عندما يتزامن الترددان. من نتائج انخفاضات النشاط هذه أن المذبذب قد يستقر عند تردد زائف عند درجات حرارة معينة. ويتم تقليل ذلك عمومًا بضمان أن دائرة الحفاظ على التردد لا تتمتع بكسب كافٍ لتفعيل الأنماط غير المرغوب فيها.

تتولد ترددات دخيلة أيضًا عند تعريض البلورة للاهتزاز. يؤدي ذلك إلى تعديل تردد الرنين بدرجة طفيفة بتردد الاهتزازات. صُممت بلورات SC-cut (المُعوضة للإجهاد) لتقليل تأثير إجهاد التركيب على التردد، وبالتالي فهي أقل حساسية للاهتزاز. كما تُقلل بلورات SC-cut من تأثيرات التسارع، بما في ذلك الجاذبية، وكذلك تغير التردد مع مرور الوقت نتيجة لتغير إجهاد التركيب على المدى الطويل. توجد بعض العيوب في بلورات SC-cut ذات نمط القص، مثل ضرورة تمييز المذبذب المُحافظ بين الأنماط غير المرغوب فيها الأخرى ذات الصلة الوثيقة، وزيادة تغير التردد بسبب درجة الحرارة عند تعرضها لنطاق درجة الحرارة المحيطة الكامل. تُعد بلورات SC-cut مثالية عندما يكون التحكم في درجة الحرارة عند درجة حرارة معامل درجة الحرارة الصفري (درجة حرارة الانقلاب) ممكنًا، وفي هذه الحالة، يمكن أن يقترب أداء الاستقرار العام للوحدات المتميزة من استقرار معايير تردد الروبيديوم.

الترددات البلورية الشائعة الاستخدام

يمكن تصنيع البلورات للتذبذب ضمن نطاق واسع من الترددات، بدءًا من بضعة كيلوهرتز وصولًا إلى عدة مئات من الميغاهرتز. تتطلب العديد من التطبيقات ترددًا مناسبًا لمذبذب البلورة مرتبطًا بتردد آخر مطلوب، لذا تُصنع مئات الترددات القياسية للبلورات بكميات كبيرة وتُخزن لدى موزعي الإلكترونيات. على سبيل المثال، تُعد  بلورات 3.579545 ميغاهرتز، التي صُنعت بكميات كبيرة لأجهزة استقبال التلفزيون الملون NTSC ، شائعة الاستخدام الآن في العديد من التطبيقات غير التلفزيونية (مع أن معظم أجهزة استقبال التلفزيون الحديثة تستخدم بلورات بترددات أخرى لفك تشفير الألوان). باستخدام مقسمات التردد ومضاعفات التردد ودوائر الحلقة المغلقة الطورية ، يُمكن عمليًا استخلاص نطاق واسع من الترددات من تردد مرجعي واحد.

الهياكل البلورية والمواد

كوارتز

أنواع التغليف الشائعة لمنتجات الكوارتز الكريستالي
مجموعة من بلورات الكوارتز الطبيعية
بلورة كوارتز اصطناعية تم إنتاجها باستخدام التخليق الحراري المائي ، يبلغ طولها حوالي 19 سم ووزنها حوالي 127 غرامًا
بلورة شوكة رنانة تستخدم في ساعة كوارتز حديثة
بلورة كوارتز بسيطة
التركيب الداخلي لبلورة الكوارتز في عبوة HC-49
البلورات الانحنائية وبلورات القص السُمكية
التركيب الداخلي لحزمة HC-13، بلورة كوارتز بتردد 100 كيلو هرتز

المادة الأكثر شيوعًا لبلورات المذبذبات هي الكوارتز . في بداية هذه التقنية، استُخدمت بلورات الكوارتز الطبيعية، ولكن الآن يُهيمن الكوارتز البلوري المُصنّع بتقنية التخليق الحراري المائي نظرًا لنقائه العالي وتكلفته المنخفضة وسهولة استخدامه. ومن الاستخدامات القليلة المتبقية للبلورات الطبيعية استخدامها في محولات الضغط في الآبار العميقة. خلال الحرب العالمية الثانية ولفترة بعدها، اعتبرت الولايات المتحدة الأمريكية الكوارتز الطبيعي مادة استراتيجية، حيث استوردت بلورات كبيرة منه من البرازيل. أما بلورات "لاسكاس" الخام، وهي المادة الأولية للكوارتز المستخدم في التخليق الحراري المائي، فتُستورد إلى الولايات المتحدة أو تُستخرج محليًا بواسطة شركة كولمان كوارتز. بلغ متوسط ​​سعر الكوارتز المُصنّع حديثًا في عام 1994 حوالي 60 دولارًا أمريكيًا للكيلوغرام. [ 26 ]

الأنواع

يوجد نوعان من بلورات الكوارتز: يسارية ويمينية. يختلف النوعان في دورانهما البصري، لكنهما متطابقان في الخصائص الفيزيائية الأخرى. يمكن استخدام كلتا البلورتين، اليسارية واليمينية، في المذبذبات، إذا كانت زاوية القطع صحيحة. في التصنيع، يُستخدم الكوارتز اليميني عمومًا. [ 27 ] تُشكّل رباعيات الأوجه SiO₄ حلزونات متوازية؛ ويُحدد اتجاه التواء الحلزون اتجاهه، يساريًا كان أم يمينيًا. تتراصف الحلزونات على طول المحور c وتندمج، مُتشاركةً الذرات. تُشكّل كتلة الحلزونات شبكة من قنوات صغيرة وكبيرة موازية للمحور c. القنوات الكبيرة واسعة بما يكفي للسماح ببعض حركة الأيونات والجزيئات الصغيرة عبر البلورة. [ 28 ]

يوجد الكوارتز في عدة أطوار. عند درجة حرارة 573  درجة مئوية وضغط جوي واحد (وعند درجات حرارة وضغوط أعلى)، يخضع كوارتز ألفا (α-quartz) لانقلاب طوري، ويتحول بشكل عكسي إلى كوارتز بيتا (β-quartz). إلا أن العملية العكسية ليست متجانسة تمامًا، ويحدث فيها توأمة بلورية . لذا، يجب توخي الحذر أثناء التصنيع والمعالجة لتجنب التحول الطوري. أما الأطوار الأخرى، مثل طوري الترايديميت والكريستوباليت اللذين يظهران عند درجات حرارة أعلى ، فلا تُعدّ ذات أهمية للمذبذبات. جميع بلورات الكوارتز المستخدمة في المذبذبات هي من نوع كوارتز ألفا (α-quartz).

جودة

تُستخدم مطيافية الأشعة تحت الحمراء كإحدى طرق قياس جودة البلورات المُنمّاة. وتُستخدم عادةً الأعداد الموجية 3585 و3500 و3410 سم⁻¹  . تعتمد القيمة المقاسة على نطاقات امتصاص جذر الهيدروكسيل (OH) ، ويتم حساب قيمة Q للأشعة تحت الحمراء. تتميز بلورات الدرجة الإلكترونية (الدرجة C) بقيمة Q تبلغ 1.8 مليون أو أعلى، بينما تتميز بلورات الدرجة الممتازة (الدرجة B) بقيمة Q تبلغ 2.2 مليون، أما بلورات الدرجة الممتازة الخاصة (الدرجة A) فتتميز بقيمة Q تبلغ 3.0 مليون. تُحسب قيمة Q لمنطقة z فقط، وقد تتأثر البلورات التي تحتوي على مناطق أخرى سلبًا. من مؤشرات الجودة الأخرى كثافة قنوات الحفر؛ فعند حفر البلورة ، تتشكل قنوات أنبوبية على طول العيوب الخطية. في عمليات التصنيع التي تتضمن الحفر، مثل بلورات شوكة رنانة ساعة اليد، يُفضل انخفاض كثافة قنوات الحفر. تتراوح كثافة قنوات الحفر للكوارتز المُحفور بين 10 و100، وتكون أعلى بكثير للكوارتز غير المُحفور. يؤدي وجود قنوات الحفر وحفر الحفر إلى تدهور عامل الجودة (Q) للرنان وإدخال خصائص غير خطية. [ 29 ]

إنتاج

يمكن زراعة بلورات الكوارتز لأغراض محددة.

تُعدّ البلورات المستخدمة في تقنية القطع AT الأكثر شيوعًا في الإنتاج الضخم لمواد المذبذبات؛ حيث يتم تحسين شكلها وأبعادها لضمان أعلى إنتاجية للرقائق المطلوبة . تُنمّى بلورات الكوارتز عالية النقاء بمحتوى منخفض للغاية من الألومنيوم والمعادن القلوية والشوائب الأخرى، وبأقل قدر من العيوب؛ كما أن انخفاض نسبة المعادن القلوية يُكسبها مقاومةً أكبر للإشعاع المؤين. أما البلورات المستخدمة في ساعات اليد، والمخصصة لقطع بلورات الشوكة الرنانة بتردد 32768 هرتز، فتُنمّى بكثافة قنوات حفر منخفضة للغاية. 

تُزرع البلورات لأجهزة SAW بشكل مسطح، مع بذور كبيرة الحجم X ذات كثافة منخفضة لقنوات الحفر.

تُنمّى بلورات خاصة عالية الجودة، تُستخدم في المذبذبات عالية الاستقرار، بسرعة بطيئة ثابتة، وتتميز بامتصاص منخفض للأشعة تحت الحمراء على طول المحور Z. يمكن تنمية البلورات على شكل قضيب Y، باستخدام بلورة بذرة على شكل قضيب ممدود على طول المحور Y، أو على شكل صفيحة Z، تُنمّى من صفيحة بذرة بطول المحور Y وعرض المحور X. [ 27 ] تحتوي المنطقة المحيطة ببلورة البذرة على عدد كبير من العيوب البلورية، لذا لا يُنصح باستخدامها في صناعة الرقائق.

تنمو البلورات بشكل غير متناحٍ ؛ إذ يكون النمو على طول المحور Z أسرع بثلاث مرات من النمو على طول المحور X. كما يؤثر اتجاه النمو وسرعته على معدل امتصاص الشوائب. [ 30 ] تحتوي بلورات Y-bar، أو بلورات Z-plate ذات المحور Y الطويل، على أربع مناطق نمو تُسمى عادةً +X و-X وZ وS. [ 31 ] يكون توزيع الشوائب أثناء النمو غير متجانس؛ إذ تحتوي مناطق النمو المختلفة على مستويات مختلفة من الملوثات. تُعد مناطق Z هي الأنقى، بينما تُعد مناطق S الصغيرة الموجودة أحيانًا أقل نقاءً، وتكون منطقة +X أقل نقاءً أيضًا، أما منطقة -X فتحتوي على أعلى مستوى من الشوائب. تؤثر الشوائب سلبًا على مقاومة الإشعاع ، وقابلية التوأمة ، وفقدان المرشح، واستقرار البلورات على المدى القصير والطويل. [ 32 ] قد توفر البذور المقطوعة بطرق مختلفة وفي اتجاهات مختلفة أنواعًا أخرى من مناطق النمو. [ 33 ] يكون معدل نمو البلورة في الاتجاه -X هو الأبطأ بسبب تأثير امتزاز جزيئات الماء على سطحها؛ بينما تُثبّط شوائب الألومنيوم النمو في الاتجاهين الآخرين. يكون محتوى الألومنيوم في أدنى مستوياته في المنطقة Z، وأعلى في المنطقة +X، وأعلى في المنطقة -X، وأعلى ما يكون في المنطقة S؛ كما يزداد حجم المناطق S مع ازدياد كمية الألومنيوم الموجودة. يكون محتوى الهيدروجين في أدنى مستوياته في المنطقة Z، وأعلى في المنطقة +X، وأعلى في المنطقة S، وأعلى ما يكون في المنطقة -X. [ 34 ] تتحول شوائب الألومنيوم إلى مراكز لونية عند تعريضها لأشعة غاما، مما يُسبب اسمرار البلورة بما يتناسب مع الجرعة ومستوى الشوائب؛ ويكشف وجود مناطق ذات درجات عتامة مختلفة عن مناطق النمو المختلفة.

يُعدّ استبدال ذرة ألومنيوم ( Al(III)) بذرة سيليكون ( Si(IV)) في الشبكة البلورية العيبَ السائدَ الذي يُثير القلق في بلورات الكوارتز . يرتبط أيون الألومنيوم بعامل مُعاوِض للشحنة موجود في موقع قريب، وقد يكون هذا العامل أيون هيدروجين (H + ) (مرتبطًا بالأكسجين المجاور ومُشكِّلًا مجموعة هيدروكسيل ، ويُسمى عيب Al-OH)، أو أيون ليثيوم (Li + )، أو أيون صوديوم (Na + )، أو أيون بوتاسيوم (K + ) (وهو أقل شيوعًا)، أو فجوة إلكترونية محصورة في مدار ذرة أكسجين مجاورة. يُحدِّد تركيب محلول النمو، سواءً كان قائمًا على مركبات الليثيوم أو الصوديوم القلوية، الأيونات المُعاوِضة للشحنة لعيوب الألومنيوم. تُثير شوائب الأيونات القلق لأنها غير مُرتبطة بإحكام، ويمكنها الهجرة عبر البلورة، مما يُغيِّر مرونة الشبكة البلورية المحلية وتردد الرنين للبلورة. تشمل الشوائب الشائعة الأخرى التي تثير القلق الحديد (III) (بينيًا)، والفلور، والبورون (III)، والفوسفور (V) (استبداليًا)، والتيتانيوم (IV) (استبداليًا، موجود بشكل عام في الكوارتز الصهاري، وأقل شيوعًا في الكوارتز الحراري المائي)، والجرمانيوم (IV) (استبداليًا). يمكن أن تتسبب أيونات الصوديوم والحديد في وجود شوائب في بلورات الأكنايت والإليموسيت . قد توجد شوائب من الماء في البلورات سريعة النمو ؛ وتكون جزيئات الماء البينية وفيرة بالقرب من نواة البلورة. ومن العيوب المهمة الأخرى عيب النمو المحتوي على الهيدروجين، حيث يتشكل زوج من مجموعات Si-OH HO-Si بدلًا من بنية Si-O-Si؛ وهي في الأساس رابطة متحللة مائيًا. تحتوي البلورات سريعة النمو على عيوب هيدروجينية أكثر من البلورات بطيئة النمو. وتنتج هذه العيوب عن توفير أيونات الهيدروجين للعمليات الناتجة عن الإشعاع وتكوين عيوب Al-OH. تميل شوائب الجرمانيوم إلى احتجاز الإلكترونات المتولدة أثناء التشعيع. تنتقل كاتيونات الفلزات القلوية نحو المركز سالب الشحنة، مُشكّلةً مُركّبًا مُستقرًا. قد توجد أيضًا عيوب في البنية الأساسية، مثل فراغات الأكسجين، وفراغات السيليكون (التي تُعوَّض عادةً بأربع ذرات هيدروجين أو ثلاث ذرات هيدروجين وفجوة)، ومجموعات البيروكسي، وغيرها. تُنتج بعض هذه العيوب مستويات موضعية في نطاق الطاقة المحظور، تعمل كمصائد للشحنات؛ حيث يعمل الألومنيوم (III) والبورون (III) عادةً كمصائد للفجوات، بينما تعمل فراغات الإلكترونات، وذرات التيتانيوم، والجرمانيوم، والفوسفور كمصائد للإلكترونات. يُمكن تحرير حاملات الشحنة المحتجزة بالتسخين؛ ويُعدّ إعادة تركيبها سببًا للتألق الحراري .

تعتمد حركة الأيونات البينية بشدة على درجة الحرارة. تتحرك أيونات الهيدروجين حتى 10 كلفن، بينما لا تتحرك أيونات الفلزات القلوية إلا عند درجات حرارة تقارب 200 كلفن وما فوقها. يمكن قياس عيوب الهيدروكسيل باستخدام مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة. ويمكن قياس الثقوب المحصورة باستخدام رنين الدوران الإلكتروني . تظهر عيوب Al-Na + على شكل ذروة فقدان صوتي نتيجة لحركتها الناجمة عن الإجهاد؛ أما عيوب Al-Li + فلا تُشكل بئر جهد، لذا لا يمكن الكشف عنها بهذه الطريقة. [ 35 ] تُنتج بعض العيوب الناتجة عن الإشعاع أثناء التلدين الحراري تألقًا حراريًا ؛ ويمكن تمييز العيوب المتعلقة بالألومنيوم والتيتانيوم والجرمانيوم. [ 36 ]

البلورات المُعالجة بالمسح هي بلورات خضعت لعملية تنقية بالانتشار الكهربائي في الحالة الصلبة . تتضمن هذه العملية تسخين البلورة إلى ما يزيد عن 500  درجة مئوية في جو خالٍ من الهيدروجين، مع تدرج جهد لا يقل عن 1 كيلو فولت/سم، لعدة ساعات (عادةً أكثر من 12 ساعة). يؤدي انتقال الشوائب والاستبدال التدريجي لأيونات المعادن القلوية بالهيدروجين (عند المعالجة بالمسح في الهواء) أو بالفجوات الإلكترونية (عند المعالجة بالمسح في الفراغ) إلى تيار كهربائي ضعيف يمر عبر البلورة؛ ويشير انخفاض هذا التيار إلى قيمة ثابتة إلى نهاية العملية. تُترك البلورة بعد ذلك لتبرد مع الحفاظ على المجال الكهربائي. تتركز الشوائب في منطقة المهبط من البلورة، والتي تُقطع بعد ذلك وتُتخلص منها. [ 37 ] تتميز البلورات المُعالجة بالمسح بمقاومة متزايدة للإشعاع، حيث تعتمد تأثيرات الجرعة على مستوى شوائب المعادن القلوية؛ وهي مناسبة للاستخدام في الأجهزة المعرضة للإشعاع المؤين، مثل تلك المستخدمة في التكنولوجيا النووية والفضائية. [ 38 ] يؤدي المسح تحت الفراغ عند درجات حرارة أعلى وقوة مجال أعلى إلى إنتاج بلورات أكثر مقاومة للإشعاع. [ 39 ] يمكن قياس مستوى وطبيعة الشوائب باستخدام مطيافية الأشعة تحت الحمراء. [ 40 ] يمكن مسح الكوارتز في كل من الطورين α و β؛ المسح في الطور β أسرع، لكن التحول الطوري قد يُسبب التوأمة. يمكن الحد من التوأمة بتعريض البلورة لإجهاد ضغط في الاتجاه X، أو مجال كهربائي متردد أو مستمر على طول المحور X أثناء تبريد البلورة عبر منطقة درجة حرارة التحول الطوري. [ 39 ]

يمكن استخدام عملية المسح لإدخال نوع واحد من الشوائب في البلورة. تُستخدم البلورات الممسوحة بالليثيوم والصوديوم والهيدروجين، على سبيل المثال، لدراسة سلوك الكوارتز.

يمكن تصنيع بلورات صغيرة جدًا لترددات الوضع الأساسي العالية باستخدام الطباعة الضوئية. [ 29 ]

التشذيب

يمكن ضبط البلورات على ترددات دقيقة باستخدام تقنية التشذيب بالليزر . ومن التقنيات المستخدمة في عالم هواة الراديو لخفض تردد البلورة قليلاً، تعريض البلورات ذات الأقطاب الفضية لأبخرة اليود ، مما يؤدي إلى زيادة طفيفة في كتلة سطحها بتكوين طبقة رقيقة من يوديد الفضة ؛ إلا أن هذه البلورات تعاني من مشاكل في الاستقرار على المدى الطويل. وهناك طريقة أخرى شائعة الاستخدام، وهي زيادة أو تقليل سمك القطب الفضي كهروكيميائياً، وذلك بغمر الرنان في محلول من اللازورد المذاب في الماء، أو حمض الستريك في الماء، أو الماء المملح، واستخدام الرنان كقطب كهربائي، وقطب فضي صغير كقطب آخر.

باختيار اتجاه التيار، يمكن زيادة أو تقليل كتلة الأقطاب الكهربائية. نُشرت التفاصيل في مجلة "راديو" (3/1978) بواسطة UB5LEV.

لا يُنصح برفع التردد عن طريق كشط أجزاء من الأقطاب الكهربائية، لأن ذلك قد يُتلف البلورة ويُقلل من عامل الجودة (Q) . كما يُمكن استخدام مُقاوِمات ضبط المكثفات لضبط تردد دائرة المذبذب.

مواد أخرى

يمكن استخدام مواد كهرضغطية أخرى غير الكوارتز. تشمل هذه المواد بلورات أحادية من تانتالات الليثيوم ، ونيوبات الليثيوم ، وبورات الليثيوم ، والبرلينيت ، وأرسينيد الغاليوم ، وتترابورات الليثيوم ، وفوسفات الألومنيوم ، وأكسيد البزموت والجرمانيوم ، وسيراميك تيتانات الزركونيوم متعدد البلورات ، وسيراميك عالي الألومينا، ومركب أكسيد السيليكون والزنك ، أو طرطرات ثنائي البوتاسيوم . [ 41 ] [ 42 ] قد تكون بعض المواد أكثر ملاءمة لتطبيقات محددة. كما يمكن تصنيع بلورة المذبذب بترسيب مادة الرنان على سطح شريحة السيليكون. [ 43 ] تتميز بلورات فوسفات الغاليوم ، واللانغاسيت ، واللانغانيت، واللانغاتات بقابلية سحب أكبر بحوالي 10 مرات من بلورات الكوارتز المقابلة، وتُستخدم في بعض مذبذبات VCXO. [ 44 ]

استقرار

يُحدد استقرار التردد بواسطة عامل الجودة (Q) للبلورة . وهو يتناسب عكسيًا مع التردد، ومع ثابت يعتمد على القطع المحدد. ومن العوامل الأخرى المؤثرة على Q: النغمة التوافقية المستخدمة، ودرجة الحرارة، ومستوى تشغيل البلورة، وجودة تشطيب السطح، والإجهادات الميكانيكية المفروضة على البلورة نتيجةً للربط والتركيب، وهندسة البلورة والأقطاب الكهربائية المتصلة بها، ونقاء المادة وعيوب البلورة، ونوع وضغط الغاز في الغلاف، والأنماط المتداخلة، ووجود جرعة الإشعاع المؤين والنيوتروني الممتصة.

يقل استقرار البلورات المقطوعة بتقنية AT مع ازدياد التردد. وللحصول على دقة أعلى عند الترددات العالية، يُفضل استخدام بلورة ذات تردد أساسي منخفض، تعمل عند نغمة توافقية.

قد تبدأ دائرة مذبذب مصممة بشكل سيئ بالتذبذب فجأة على نغمة توافقية . في عام 1972، تحطم قطار في فريمونت، كاليفورنيا، بسبب خلل في المذبذب. تسببت قيمة غير مناسبة لمكثف الخزان في زيادة تحميل البلورة في لوحة التحكم، مما أدى إلى قفزها إلى نغمة توافقية، وتسبب ذلك في تسارع القطار بدلاً من تباطئه. [ 45 ]

درجة حرارة

تؤثر درجة الحرارة على تردد التشغيل؛ وتُستخدم أشكال مختلفة من التعويض، بدءًا من التعويض التناظري (TCXO) والتعويض بواسطة المتحكم الدقيق (MCXO) وصولًا إلى تثبيت درجة الحرارة باستخدام فرن بلوري (OCXO). تتميز البلورات بظاهرة التخلف الحراري ؛ فالتردد عند درجة حرارة معينة، والذي يتحقق بزيادة درجة الحرارة، لا يساوي التردد عند نفس درجة الحرارة، والذي يتحقق بخفضها. تعتمد حساسية درجة الحرارة بشكل أساسي على القطع؛ ويتم اختيار القطع المعوضة حراريًا لتقليل اعتماد التردد على درجة الحرارة. يمكن تصنيع قطع خاصة ذات خصائص حرارية خطية؛ ويُستخدم القطع LC في مقاييس الحرارة الكوارتزية. تشمل العوامل المؤثرة الأخرى: النغمة التوافقية المستخدمة، وطريقة التركيب والأقطاب الكهربائية، والشوائب الموجودة في البلورة، والإجهاد الميكانيكي، وهندسة البلورة، ومعدل تغير درجة الحرارة، والتاريخ الحراري (بسبب التخلف الحراري)، والإشعاع المؤين، ومستوى الإشارة.

تميل البلورات إلى إظهار شذوذ في خصائص ترددها/درجة حرارتها ومقاومتها/درجة حرارتها، والمعروفة باسم انخفاضات النشاط. وهي عبارة عن انخفاضات طفيفة في التردد أو ارتفاعات في المقاومة، تتركز عند درجات حرارة معينة، ويعتمد موضعها الحراري على قيمة مكثفات الحمل.

الإجهاد الميكانيكي

تؤثر الإجهادات الميكانيكية أيضًا على التردد. يمكن أن تنشأ هذه الإجهادات من تركيب الأقطاب الكهربائية وربطها وتطبيقها، ومن التمدد الحراري التفاضلي للتركيب والأقطاب الكهربائية والبلورة نفسها، ومن الإجهادات الحرارية التفاضلية عند وجود تدرج حراري، ومن تمدد أو انكماش مواد الربط أثناء المعالجة، ومن ضغط الهواء المنتقل إلى الضغط المحيط داخل غلاف البلورة، ومن إجهادات شبكة البلورة نفسها (النمو غير المنتظم، والشوائب، والانخلاعات)، ومن عيوب السطح والأضرار التي تحدث أثناء التصنيع، ومن تأثير الجاذبية على كتلة البلورة؛ وبالتالي، يمكن أن يتأثر التردد بموقع البلورة. تشمل العوامل الأخرى المسببة للإجهاد الديناميكي الصدمات والاهتزازات والضوضاء الصوتية. بعض القطع أقل حساسية للإجهادات؛ يُعد القطع المُعوض للإجهاد (SC) مثالًا على ذلك. يمكن أن تُحدث تغيرات الضغط الجوي أيضًا تشوهات في الغلاف، مما يؤثر على التردد من خلال تغيير السعات الطفيلية.

تؤثر الرطوبة الجوية على خصائص نقل الحرارة للهواء، ويمكن أن تغير الخصائص الكهربائية للبلاستيك عن طريق انتشار جزيئات الماء في بنيتها، مما يؤدي إلى تغيير ثوابت العزل الكهربائي والتوصيل الكهربائي . [ 46 ]

تشمل العوامل الأخرى التي تؤثر على التردد جهد مصدر الطاقة، ومقاومة الحمل، والمجالات المغناطيسية، والمجالات الكهربائية (في حالة القطع الحساسة لها، مثل قطع SC)، ووجود جرعة جسيمات غاما والإشعاع المؤين الممتصة، وعمر البلورة.

شيخوخة

تخضع البلورات لتغير تدريجي بطيء في ترددها مع مرور الوقت، وهي ظاهرة تُعرف بالتقادم. وتتداخل في هذه العملية آليات عديدة. فقد تتعرض نقاط التثبيت والوصلات لتخفيف الإجهادات الداخلية. كما يمكن لجزيئات التلوث، سواءً من الغلاف الجوي المتبقي، أو الغازات المنبعثة من البلورة أو الأقطاب الكهربائية أو مواد التغليف، أو تلك التي تدخل أثناء إحكام إغلاق الغلاف، أن تُمتص على سطح البلورة، مما يُغير كتلتها؛ ويُستغل هذا التأثير في موازين الكوارتز الدقيقة . ويمكن أن يتغير تركيب البلورة تدريجيًا بفعل انبعاث الغازات، أو انتشار ذرات الشوائب أو هجرتها من الأقطاب الكهربائية، أو قد تتضرر الشبكة البلورية بفعل الإشعاع. وقد تحدث تفاعلات كيميائية بطيئة على سطح البلورة أو داخلها، أو على الأسطح الداخلية للغلاف. ويمكن لمادة القطب الكهربائي، مثل الكروم أو الألومنيوم، أن تتفاعل مع البلورة، مُكَوِّنةً طبقات من أكسيد المعدن والسيليكون؛ وقد تخضع هذه الطبقات البينية لتغيرات مع مرور الوقت. كما يمكن أن يتغير الضغط داخل الغلاف نتيجة لتغير الضغط الجوي، أو درجة الحرارة، أو التسريبات، أو انبعاث الغازات من المواد الموجودة بداخله. تشمل العوامل الخارجية عن البلورة نفسها، على سبيل المثال، تقادم دائرة المذبذب (وتغير السعات)، وانحراف معايير فرن البلورة. كما يمكن أن يؤثر تركيب الغلاف الجوي الخارجي على التقادم؛ إذ يمكن للهيدروجين أن ينتشر عبر غلاف النيكل. ويمكن أن يتسبب الهيليوم في مشاكل مماثلة عند انتشاره عبر الأغلفة الزجاجية لمعايير الروبيديوم . [ 47 ]

يُعدّ الذهب مادةً مفضلةً للأقطاب الكهربائية في الرنانات منخفضة التقادم؛ إذ يتميز بقوة التصاقه بالكوارتز، ما يكفي للحفاظ على التلامس حتى في ظل الصدمات الميكانيكية القوية، ولكنه في الوقت نفسه ضعيف بما يكفي لعدم تحمّل تدرجات إجهاد كبيرة (على عكس الكروم والألومنيوم والنيكل). كما أن الذهب لا يُكوّن عادةً أكاسيد؛ فهو يمتص الملوثات العضوية من الهواء، ولكن يسهل إزالتها. مع ذلك، قد يتعرض الذهب وحده للتقشر؛ لذا تُستخدم أحيانًا طبقة من الكروم لتحسين قوة الربط. غالبًا ما يُستخدم الفضة والألومنيوم كأقطاب كهربائية؛ إلا أن كليهما يُكوّن طبقات أكسيد مع مرور الوقت، ما يزيد من كتلة البلورة ويُقلل التردد. يمكن تخميل الفضة بتعريضها لأبخرة اليود ، مُكوّنةً طبقة من يوديد الفضة . يتأكسد الألومنيوم بسهولة ولكن ببطء، حتى  يصل سمكه إلى حوالي 5 نانومتر؛ ولا تؤدي زيادة درجة الحرارة أثناء التقادم الاصطناعي إلى زيادة سرعة تكوّن الأكسيد بشكل ملحوظ؛ ويمكن تكوين طبقة أكسيد سميكة أثناء التصنيع عن طريق الأنودة . [ 48 ]

يمكن أن يؤدي تطبيق جهد مستمر بين الأقطاب الكهربائية إلى تسريع عملية التقادم الأولية، ربما عن طريق الانتشار المستحث للشوائب عبر البلورة. ويمكن تقليل هذه الجهود عن طريق وضع مكثف على التوالي مع البلورة ومقاومة عالية (عدة ميغا أوم) على التوازي.

يتناقص تأثير التقادم بشكل لوغاريتمي مع مرور الوقت، وتحدث أكبر التغيرات بعد فترة وجيزة من التصنيع.  ويمكن أن يؤدي تعريض البلورة للتقادم الاصطناعي عن طريق تخزينها لفترات طويلة عند درجة حرارة تتراوح بين 85 و125 درجة مئوية إلى زيادة استقرارها على المدى الطويل.

تلف ميكانيكي

تتأثر البلورات بالصدمات . يُسبب الإجهاد الميكانيكي تغيرًا مؤقتًا في تردد المذبذب نظرًا لحساسية البلورة للإجهاد، وقد يُحدث تغيرًا دائمًا في التردد نتيجةً للتغيرات التي تُحدثها الصدمات في التثبيت والإجهادات الداخلية (في حال تجاوزت حدود المرونة للأجزاء الميكانيكية)، أو إزالة الملوثات من أسطح البلورة، أو تغير معلمات دائرة المذبذب. قد تؤدي الصدمات الشديدة إلى انفصال البلورات عن قواعد تثبيتها (خاصةً في حالة البلورات الكبيرة منخفضة التردد المعلقة على أسلاك رفيعة)، أو إلى تشققها. تتميز البلورات الخالية من عيوب السطح بمقاومة عالية للصدمات؛ ويمكن للتلميع الكيميائي أن يُنتج بلورات قادرة على تحمل عشرات الآلاف من قوى التسارع . [ 49 ]

لا تمتلك البلورات آليات فشل ذاتية؛ وقد عملت بعضها في الأجهزة لعقود. مع ذلك، قد تحدث الأعطال نتيجةً لعيوب في التوصيلات، أو تسرب في الأغلفة، أو التآكل، أو تغير التردد مع مرور الوقت، أو كسر البلورة بسبب صدمة ميكانيكية شديدة، أو التلف الناتج عن الإشعاع عند استخدام الكوارتز غير المُكنس . [ 50 ] كما يمكن أن تتلف البلورات أيضًا بسبب زيادة الحمل عليها.

تقلبات التردد

تعاني البلورات أيضًا من تقلبات ترددية طفيفة قصيرة المدى. ومن أهم أسباب هذه الضوضاء: الضوضاء الحرارية (التي تحد من مستوى الضوضاء الأساسي)، وتشتت الفونونات (المتأثر بعيوب الشبكة البلورية)، وامتزاز/انفصال الجزيئات على سطح البلورة، وضوضاء دوائر المذبذب، والصدمات والاهتزازات الميكانيكية، وتغيرات التسارع والاتجاه، وتقلبات درجة الحرارة، وتخفيف الإجهادات الميكانيكية. يُقاس الاستقرار قصير المدى بأربعة معايير رئيسية: تباين ألان (وهو الأكثر شيوعًا في بيانات المذبذبات)، وضوضاء الطور، والكثافة الطيفية لانحرافات الطور، والكثافة الطيفية لانحرافات التردد الجزئي. تميل تأثيرات التسارع والاهتزاز إلى أن تكون طاغية على مصادر الضوضاء الأخرى؛ وتكون أجهزة الموجات الصوتية السطحية أكثر حساسية من أجهزة الموجات الصوتية الحجمية، وتكون القطع المعوضة للإجهاد أقل حساسية. يؤثر الاتجاه النسبي لمتجه التسارع بالنسبة للبلورة بشكل كبير على حساسية البلورة للاهتزاز. يمكن استخدام حوامل عزل الاهتزازات الميكانيكية للبلورات عالية الاستقرار.

يلعب تشويش الطور دورًا هامًا في أنظمة توليف التردد التي تستخدم مضاعفة التردد؛ فمضاعفة التردد بمقدار N تزيد من قدرة تشويش الطور بمقدار N² . ومضاعفة التردد بمقدار 10 أضعاف تضاعف مقدار خطأ الطور بمقدار 10 أضعاف. وقد يكون هذا كارثيًا للأنظمة التي تستخدم تقنيات PLL أو FSK .

لا تؤثر المجالات المغناطيسية إلا قليلاً على البلورة نفسها، لأن الكوارتز مادة مغناطيسية معاكسة ؛ ومع ذلك، يمكن توليد تيارات دوامية أو جهود تيار متردد في الدوائر، وقد تتأثر الأجزاء المغناطيسية من التركيب والهيكل.

بعد التشغيل، تستغرق البلورات من بضع ثوانٍ إلى دقائق لتسخن وتستقر تردداتها. عادةً ما تحتاج مذبذبات OCXO التي يتم التحكم فيها بواسطة فرن إلى 3-10 دقائق للتسخين والوصول إلى التوازن الحراري؛ أما المذبذبات التي لا تحتاج إلى فرن فتستقر في غضون ثوانٍ قليلة، حيث أن الطاقة القليلة التي تُبدد في البلورة تُسبب مستوىً ضئيلاً ولكنه ملحوظ من التسخين الداخلي. [ 51 ]

مستوى القيادة

يجب تشغيل البلورات بمستوى تشغيل مناسب. قد تتعرض البلورات منخفضة التردد، وخاصةً تلك التي تعمل بنمط الانحناء، للكسر عند مستويات تشغيل عالية جدًا. يُحدد مستوى التشغيل بكمية الطاقة المبددة في البلورة. تبلغ مستويات التشغيل المناسبة حوالي 5 ميكروواط لأنماط الانحناء حتى 100  كيلوهرتز، و1 ميكروواط للأنماط الأساسية عند 1-4  ميجاهرتز، و0.5 ميكروواط للأنماط الأساسية عند 4-20  ميجاهرتز، و0.5 ميكروواط لأنماط التوافقيات عند 20-200  ميجاهرتز. [ 52 ] قد يتسبب مستوى التشغيل المنخفض جدًا في مشاكل في بدء تشغيل المذبذب. تُعد مستويات التشغيل المنخفضة أفضل لزيادة استقرار المذبذب وتقليل استهلاكه للطاقة. في المقابل، تُقلل مستويات التشغيل العالية من تأثير الضوضاء عن طريق زيادة نسبة الإشارة إلى الضوضاء . [ 53 ]

قطع الكريستال

يمكن قطع صفيحة الرنان من البلورة المصدرية بطرق عديدة. يؤثر اتجاه القطع على خصائص تقادم البلورة، واستقرار ترددها، وخصائصها الحرارية، وغيرها من المعايير. تعمل هذه القطع في نطاق الموجات الصوتية الحجمية (BAW)؛ أما للترددات الأعلى، فتُستخدم أجهزة الموجات الصوتية السطحية (SAW).

صورة لعدة قطع بلورية [ 54 ]

يقطعنطاق الترددوضعالزواياوصف
في500  كيلوهرتز - 300  ميجاهرتزقص السماكة ( النمط ج  ، شبه القص البطيء)35°15′, 0° (< 25 ميجاهرتز) 35°18′, 0° (> 10 ميجاهرتز)القطع الأكثر شيوعًا، والذي طُوِّر عام ١٩٣٤. تحتوي الصفيحة على المحور السيني للبلورة  ، وهي مائلة بزاوية ٣٥°١٥′ عن المحور العيني  (البصري). منحنى التردد-درجة الحرارة هو منحنى جيبي الشكل بنقطة انعطاف عند حوالي ٢٥-٣٥ درجة مئوية. ثابت التردد ١.٦٦١  ميجاهرتز·مم. [ ٥٥ ] معظم البلورات (يُقدَّر بأكثر من ٩٠٪) من جميع البلورات من هذا النوع. [ ٥٦ ] يُستخدم في المذبذبات التي تعمل في نطاق درجة حرارة أوسع، لنطاق تردد من ٥٠٠  كيلوهرتز إلى ٢٠٠  ميجاهرتز؛ كما يُستخدم في المذبذبات التي يتم التحكم فيها بواسطة الفرن. [ ٥٧ ] حساسة للإجهادات الميكانيكية، سواء كانت ناتجة عن قوى خارجية أو عن تدرجات درجة الحرارة. تعمل بلورات القصّ السُمكية عادةً في الوضع الأساسي بتردد 1-30 ميجاهرتز، والنغمة التوافقية  الثالثة بتردد 30-90 ميجاهرتز، والنغمة التوافقية الخامسة بتردد 90-150 ميجاهرتز؛ [ 58 ] ووفقًا لمصدر آخر، يمكن تصنيعها للعمل في الوضع الأساسي حتى 300 ميجاهرتز، على الرغم من أن هذا الوضع يُستخدم عادةً حتى 100 ميجاهرتز فقط [ 59 ] ، ووفقًا لمصدر آخر، فإن الحد الأعلى للتردد الأساسي لقطع AT يقتصر على 40 ميجاهرتز للقطع الصغيرة القطر. [ 55 ] يمكن تصنيعها إما كقرص دائري تقليدي، أو كرنان شريطي؛ يسمح الأخير بحجم أصغر بكثير. يبلغ سُمك قطعة الكوارتز الخام حوالي (1.661 مم)/(التردد بالميجاهرتز)، مع انزياح طفيف في التردد نتيجةً لمزيد من المعالجة. [ 60 ] تبلغ النغمة التوافقية الثالثة حوالي ثلاثة أضعاف التردد الأساسي؛ وتكون النغمات التوافقية أعلى من المضاعف المكافئ للتردد الأساسي بحوالي 25 كيلوهرتز لكل نغمة توافقية. يجب معالجة البلورات المصممة للعمل في أنماط النغمات التوافقية بشكل خاص لتحقيق التوازي المستوي والتشطيب السطحي للحصول على أفضل أداء عند تردد نغمة توافقية معين. [ 52 ]         
SC500  كيلوهرتز - 200  ميجاهرتزقص السماكة35°15′، 21°54′يُعدّ القطع الخاص (المُعوَّض للإجهاد)، الذي طُوِّر عام 1974، قطعًا مزدوج الدوران (35°15′ و21°54′) للمذبذبات المُثبَّتة حراريًا في الفرن، والتي تتميز بانخفاض ضوضاء الطور وخصائص تقادم جيدة. وهو أقل حساسية للإجهادات الميكانيكية، ويتميز بسرعة تسخين أعلى، ومعامل جودة (Q) أعلى ، وضوضاء طور أفضل عند الاقتراب من السطح، وحساسية أقل للتوجيه المكاني في اتجاه الجاذبية، وحساسية أقل للاهتزازات. [ 61 ] يبلغ ثابت تردده 1.797  ميجاهرتز·مم. تكون الأنماط المقترنة أسوأ من قطع AT  ، وتميل المقاومة إلى أن تكون أعلى؛ ويتطلب الأمر عناية أكبر للتحويل بين النغمات التوافقية. يعمل هذا القطع عند نفس ترددات  قطع AT. منحنى التردد-درجة الحرارة عبارة عن قطع مكافئ من الدرجة الثالثة هابط، بنقطة انعطاف عند 95  درجة مئوية، وحساسية أقل بكثير لدرجة الحرارة من قطع AT. وهو مناسب لمذبذبات OCXO في أنظمة الفضاء ونظام تحديد المواقع العالمي (GPS) على سبيل المثال. وهو أقل توفرًا من قطع AT  ، وأكثر صعوبة في التصنيع. يُضحى بتحسين المعلمات بمقدار عشرة أضعاف مقابل دقة أكبر في توجيه البلورة. [ 62 ] خصائص التقادم  أفضل بمرتين إلى ثلاث مرات من  قطع AT. أقل حساسية لمستويات التشغيل. انخفاضات أقل بكثير في النشاط. أقل حساسية لهندسة اللوحة. يتطلب فرنًا، ولا يعمل بشكل جيد في درجات الحرارة المحيطة حيث ينخفض ​​التردد بسرعة عند درجات الحرارة المنخفضة. لديه سعة حركية أقل بعدة مرات من  قطع AT المقابل، مما يقلل من إمكانية ضبط تردد البلورة بواسطة مكثف متصل؛ هذا يقيد استخدامه في أجهزة TCXO وVCXO التقليدية، والتطبيقات الأخرى التي يجب فيها ضبط تردد البلورة. [ 63 ] [ 61 ] معاملات درجة الحرارة للتردد الأساسي تختلف عن معاملات درجة حرارة النغمة التوافقية الثالثة؛ عندما يتم تشغيل البلورة على كلا الترددين في وقت واحد، يمكن استخدام تردد الخفقان الناتج لاستشعار درجة الحرارة في مذبذبات البلورة المعوضة بواسطة الحواسيب الصغيرة، على سبيل المثال. حساس للمجالات الكهربائية. نظرًا لحساسيته لتخميد الهواء، يجب تغليفه في فراغ للحصول على قيمة Q المثلى. [ 48 ] معامل درجة الحرارة للنمط b  هو -25 جزءًا في المليون/درجة مئوية، وللنمط المزدوج من 80 إلى أكثر من 100 جزء في المليون/درجة مئوية. [ 64 ]
بي تي500  كيلوهرتز - 200  ميجاهرتزقص السماكة ( النمط ب  ، شبه القص السريع)−49°8′, 0°قطع خاص، مشابه  لقطع AT، إلا أن الصفيحة تُقطع بزاوية 49° من المحور z  . يعمل في وضع قص السماكة، في الوضع b  (قص شبه سريع). يتميز بخصائص معروفة وقابلة للتكرار. [ 65 ] ثابت تردده 2.536 ميجاهرتز·مم. خصائصه الحرارية أقل جودة من قطع AT  . نظرًا لثابت التردد الأعلى، يمكن استخدامه مع البلورات ذات الترددات الأعلى من  قطع AT، حتى أكثر من 50 ميجاهرتز. [ 55 ]
هو - هيقص السماكةقطع خاص، قطع مزدوج الدوران ذو خصائص محسّنة للمذبذبات المستقرة حراريًا. يعمل في وضع قص السماكة. منحنى التردد-درجة الحرارة عبارة عن قطع مكافئ هابط من الدرجة الثالثة بنقطة انعطاف عند 78 درجة مئوية. نادر الاستخدام. يتمتع بأداء وخصائص مشابهة لقطع SC  ، ولكنه أكثر ملاءمة لدرجات الحرارة العالية.
نادي كرة القدمقص السماكةقطع خاص، قطع مزدوج الدوران ذو خصائص محسّنة للمذبذبات المُثبَّتة حراريًا. يعمل في وضع قص السماكة. منحنى التردد-درجة الحرارة عبارة عن قطع مكافئ هابط من الدرجة الثالثة بنقطة انعطاف عند 52 درجة مئوية. نادر الاستخدام. يُستخدم في المذبذبات المُتحكَّم بها حراريًا؛ يمكن ضبط الفرن على درجة حرارة أقل من تلك المستخدمة في  قطع AT/IT/SC، إلى بداية الجزء المسطح من منحنى درجة الحرارة-التردد (وهو أيضًا أعرض من القطع الأخرى)؛ عندما تصل درجة الحرارة المحيطة إلى هذه المنطقة، ينطفئ الفرن وتعمل البلورة عند درجة الحرارة المحيطة، مع الحفاظ على دقة معقولة. لذلك، يجمع هذا القطع بين ميزة توفير الطاقة من خلال السماح بدرجة حرارة فرن منخفضة نسبيًا مع استقرار معقول عند درجات حرارة محيطة أعلى. [ 66 ]
AKقص السماكةيتميز هذا القطع المزدوج الدوران بخصائص ترددية حرارية أفضل من  قطع AT وBT، وبتحمل أعلى للتوجه البلوري مقارنةً بقطع AT وBT وSC  (حيث حُسب أنه أعلى بخمسين ضعفًا من  قطع AT القياسي). ويعمل في وضع القص السُمكي. [ 62 ]
التصوير المقطعي المحوسب300 – 900  كيلو هرتزقص الوجه38°، 0°منحنى التردد-درجة الحرارة عبارة عن قطع مكافئ متجه للأسفل.
DT75 – 800  كيلو هرتزقص الوجه-52°، 0°يشبه هذا  القطع القطع الحراري التقليدي. منحنى التردد-درجة الحرارة عبارة عن قطع مكافئ متجه للأسفل. معامل درجة الحرارة أقل من القطع الحراري التقليدي  ؛ وحيثما يسمح نطاق التردد، يُفضل القطع الحراري المتقطع على القطع الحراري التقليدي. [ 55 ]
SLقص الوجه-57°، 0°
جي تي100  كيلو هرتز - 3  ميجا هرتزعرض ممتد51°7′معامل درجة حرارته بين -25 ... +75  درجة مئوية يقترب من الصفر، وذلك بسبب تأثير الإلغاء بين نمطين. [ 55 ]
شرقًا ، 5°س50 – 250  كيلو هرتزطولييتميز بمعامل حراري منخفض نسبياً، ويستخدم على نطاق واسع في مرشحات البلورات منخفضة التردد. [ 55 ]
MT40 – 200  كيلو هرتزطولي
ET66°30′
FT-57 درجة
العهد الجديد8 – 130  كيلو هرتزالانحناء الطولي العرضي (الانحناء)
XY ، شوكة رنانة3 – 85  كيلو هرتزانحناء طولي-عرضيتُعدّ البلورة السائدة ذات التردد المنخفض، نظرًا لصغر حجمها مقارنةً بالبلورات الأخرى ذات التردد المنخفض، وانخفاض تكلفتها، وانخفاض مقاومتها، وانخفاض نسبة السعة C0 / C1 . ويُعدّ استخدامها الرئيسي في بلورة الساعة الحقيقية بتردد 32.768 كيلوهرتز  .  ويبلغ ترددها التوافقي الثاني حوالي ستة أضعاف التردد الأساسي. [ 52 ]
ح8 – 130  كيلو هرتزانحناء طولي-عرضييُستخدم على نطاق واسع في مرشحات النطاق العريض. معامل درجة الحرارة خطي.
ج1 – 12  كيلو هرتزانحناء الطول والسمكيتكون القطع J من لوحين من الكوارتز ملتصقين ببعضهما البعض، تم اختيارهما لإنتاج حركة خارج الطور لحقل كهربائي معين.
RTقطع مزدوج الدوران.
SBTCقطع مزدوج الدوران.
TSقطع مزدوج الدوران.
30  درجةقطع مزدوج الدوران.
LCقص السماكة11.17° / 9.39°يمكن استخدام القطع المزدوج الدوار ("معامل خطي") ذي الاستجابة الخطية لدرجة الحرارة والتردد كمستشعر في مقاييس الحرارة البلورية. [ 67 ] معامل درجة الحرارة هو 35.4 جزء في المليون/درجة مئوية. [ 64 ]
مكيف هواء31 درجةحساس لدرجة الحرارة، ويمكن استخدامه كمستشعر. نمط واحد ذو خصائص تردد-درجة حرارة حادة. [ 68 ] معامل درجة الحرارة 20 جزءًا في المليون/درجة مئوية. [ 64 ]
قبل الميلاد-60 درجةحساس لدرجة الحرارة. [ 68 ]
NLSCحساس لدرجة الحرارة. [ 68 ] معامل درجة الحرارة حوالي 14 جزءًا في المليون/درجة مئوية. [ 64 ]
Yحساس للحرارة، ويمكن استخدامه كمستشعر. نمط واحد ذو خصائص تردد-حرارة حادة. [ 68 ] مستوى الصفيحة عمودي على المحور y  للبلورة. [ 69 ] يُسمى أيضًا موازيًا أو بزاوية 30 درجة . معامل درجة الحرارة حوالي 90 جزءًا في المليون/درجة مئوية. [ 64 ]
Xاستُخدمت في أحد أوائل المذبذبات البلورية عام 1921 على يد دبليو جي كادي، وكمذبذب بتردد 50  كيلوهرتز في أول ساعة بلورية من تصميم هورتون وماريسون عام 1927. [ 70 ] يكون مستوى الصفيحة عموديًا على المحور السيني  للبلورة. وتُسمى أيضًا بالمذبذب العمودي ، أو العادي ، أو كوري ، أو ذي الزاوية الصفرية ، أو فوق الصوتي . [ 71 ]

يشير الحرف "T" في اسم القطع إلى القطع المعوض حرارياً - وهو قطع موجه بطريقة تكون فيها معاملات درجة حرارة الشبكة في حدها الأدنى؛  كما أن القطع FC و SC معوضة حرارياً أيضاً.

تُثبّت القطع عالية التردد من حوافها، عادةً على نوابض؛ ويجب أن تكون صلابة النابض مثالية، فإذا كانت شديدة الصلابة، فقد تنتقل الصدمات الميكانيكية إلى البلورة وتتسبب في كسرها، وإذا كانت ضعيفة الصلابة، فقد تصطدم البلورة بالجزء الداخلي للغلاف عند تعرضها لصدمة ميكانيكية، مما يؤدي إلى كسرها. أما الرنانات الشريطية، وهي عادةً  قطع AT، فهي أصغر حجمًا وبالتالي أقل حساسية للصدمات الميكانيكية. عند نفس التردد والنغمة التوافقية، يكون للشريط قابلية سحب أقل، ومقاومة أعلى، ومعامل حراري أعلى. [ 72 ]

تُثبّت القطع ذات التردد المنخفض عند نقاط التقاء البلورة والأسلاك، حيث تكون ثابتة تقريبًا؛ وتُربط أسلاك رفيعة عند هذه النقاط على كل جانب بين البلورة والأسلاك. وتجعل الكتلة الكبيرة للبلورة المعلقة على هذه الأسلاك الرفيعة الجهاز حساسًا للصدمات والاهتزازات الميكانيكية. [ 55 ]

تُثبّت البلورات عادةً في علب زجاجية أو معدنية محكمة الإغلاق، مملوءة بجو جاف وخامل، عادةً ما يكون فراغًا أو نيتروجينًا أو هيليومًا. يمكن استخدام علب بلاستيكية أيضًا، لكنها ليست محكمة الإغلاق، ويتطلب الأمر بناء طبقة إحكام ثانوية أخرى حول البلورة.

تتوفر عدة تكوينات ممكنة للرنان، بالإضافة إلى الطريقة التقليدية لتوصيل الأسلاك مباشرةً بالبلورة. على سبيل المثال، رنان BVA (Boîtier à Vieillissement Amélioré، أي غلاف مُحسَّن التقادم) [ 73 ] ، الذي طُوِّر عام 1976؛ حيث تُصنَّع الأجزاء المؤثرة على الاهتزازات من بلورة واحدة (مما يقلل من إجهاد التركيب)، ولا تُرسَب الأقطاب الكهربائية على الرنان نفسه، بل على الجوانب الداخلية لقرصين مكثفين مصنوعين من شرائح متجاورة من الكوارتز من نفس القضيب، لتشكيل بنية ثلاثية الطبقات بدون إجهاد بين الأقطاب الكهربائية والعنصر المهتز. تعمل الفجوة بين الأقطاب الكهربائية والرنان كمكثفين صغيرين موصولين على التوالي، مما يجعل البلورة أقل حساسية لتأثيرات الدائرة الكهربائية. [ 74 ] يُلغي هذا التصميم تأثيرات التلامس السطحي بين الأقطاب الكهربائية، والقيود المفروضة على وصلات التركيب، والمشكلات المتعلقة بهجرة الأيونات من الأقطاب الكهربائية إلى شبكة العنصر المهتز. [ 75 ] يتميز التصميم الناتج بالمتانة، ومقاومة الصدمات والاهتزازات، ومقاومة التسارع والإشعاع المؤين، كما يتمتع بخصائص تقادم محسّنة. يُستخدم عادةً القطع AT، على الرغم من وجود أنواع أخرى من القطع SC. تُستخدم رنانات BVA بكثرة في تطبيقات المركبات الفضائية. [ 76 ]  

في الفترة ما بين ثلاثينيات وخمسينيات القرن العشرين، كان من الشائع تعديل تردد البلورات يدويًا. وكان يتم صقل البلورات باستخدام معجون كاشط ناعم، أو حتى معجون أسنان، لزيادة ترددها.  وكان من الممكن خفض التردد بمقدار 1-2 كيلوهرتز عند صقل البلورة بشكل مفرط عن طريق وضع علامة على سطحها برأس قلم رصاص، على حساب انخفاض عامل الجودة (Q) . [ 77 ]

يمكن تعديل تردد البلورة بشكل طفيف ("قابل للضبط") عن طريق تغيير السعات الموصولة بها. يُستخدم الصمام المتغير السعة (الفاريكتور) ، وهو صمام ثنائي ذو سعة تعتمد على الجهد المطبق، غالبًا في مذبذبات البلورات المتحكم بها بالجهد (VCXO). عادةً ما تكون ترددات البلورة من نوع AT أو نادرًا من نوع SC، وتعمل في الوضع الأساسي؛ يتناسب مقدار انحراف التردد المتاح عكسيًا مع مربع رقم النغمة التوافقية، لذا فإن النغمة التوافقية الثالثة لا تتمتع إلا بتسعة ترددات الوضع الأساسي. أما  ترددات SC، فرغم أنها أكثر استقرارًا، إلا أنها أقل قابلية للضبط بشكل ملحوظ. [ 78 ]

رموز الدوائر والاختصارات

في المخططات الكهربائية، يُرمز للبلورات بالحرف Y (Y1، Y2، إلخ). أما المذبذبات، سواء كانت مذبذبات بلورية أو غيرها، فيُرمز لها بالحرف G (G1، G2، إلخ). [ 79 ] [ 80 ] كما يُمكن الإشارة إلى البلورات في المخطط بالحرف X أو XTAL (اختصار صوتي، يُشبه استخدام Xmas بدلاً من Christmas )، أو إلى المذبذب البلوري بالحرف XO .

أنواع المذبذبات البلورية واختصاراتها:

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 غراف، رودولف ف. (1999). القاموس الحديث للإلكترونيات، الطبعة السابعة . الولايات المتحدة: نيونس. الصفحات  162، 163. ISBN 978-0750698665.
  2. ↑ آموس، إس دبليو؛ روجر آموس (2002). قاموس نيونس للإلكترونيات، الطبعة الرابعة . الولايات المتحدة: نيونس. ص 76. ISBN  978-0750656429.
  3. ↑ لابلانت، فيليب أ. (1999). قاموس شامل للهندسة الكهربائية . الولايات المتحدة: سبرينغر. ISBN 978-3540648352.
  4. ↑ بول هورويتز، وينفيلد هيل، فن الإلكترونيات، الطبعة الثانية ، مطبعة جامعة كامبريدج، 1989، رقم ISBN 0-521-37095-7، صفحة 300 وما بعدها
  5. ↑ لومباردي، مايكل (2003). موسوعة العلوم الفيزيائية والتكنولوجيا ( الطبعة الثالثة). 
  6. ↑ نيكولسون، ألكسندر م. توليد ونقل التيارات الكهربائية. براءة اختراع أمريكية رقم 2,212,845 ، تم تقديمها في 10 أبريل 1918، وتم منحها في 27 أغسطس 1940
  7. ↑ بوتوم، فيرجيل إي. (1981). "تاريخ صناعة بلورات الكوارتز في الولايات المتحدة الأمريكية" . وقائع الندوة الخامسة والثلاثين للتحكم في التردد . معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات. مؤرشف من الأصل في 20 سبتمبر 2008.
  8. 1 2 ماريسون، وارن (1948). "تطور ساعة الكوارتز البلورية" . مجلة بيل سيستم التقنية . 27 (3). AT&T: 510-588 . doi : 10.1002/j.1538-7305.1948.tb01343.x . مؤرشف من الأصل بتاريخ 17 يوليو 2011.
  9. 1 2 3 بايرد، توماس ل. (أبريل 1926). "الطيار الجديد "كريستال بايلوت"( ملف PDF) . راديو البوب . 9 (4). نيويورك: راديو البوب، إنك.: 342-347 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 24-08-2014 .
  10. ↑ فيرجيل إي. بوتوم، تاريخ صناعة بلورات الكوارتز في الولايات المتحدة الأمريكية ، وقائع الندوة السنوية الخامسة والثلاثين للتحكم في التردد 1981. Ieee-uffc.org. تم الاطلاع عليه بتاريخ 21-06-2012.
  11. ↑ مجلة الميكروويف والترددات الراديوية. تم الاطلاع عليها بتاريخ 17 يوليو 2011، وأُرشِفت بتاريخ 28 سبتمبر 2011 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine ). Mwrf.com. تم الاطلاع عليها بتاريخ 21 يونيو 2012.
  12. ↑ كوغا، إسحاق؛ تاكاغي، ن. (10-10-1933). "ألواح كوارتز متذبذبة كهرضغطية بمعاملات حرارية أقل من 10⁻⁷ / °م". مجلة معهد المهندسين الكهربائيين في اليابان (باللغة اليابانية). 53 (543): 940.
  13. ↑ «اختراع صفيحة تذبذب كوارتز غير حساسة لدرجة الحرارة، 1933» . موسوعة تاريخ الهندسة والتكنولوجيا . مركز تاريخ معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . تاريخ الاسترجاع: 19 أبريل 2026 .
  14. ↑ المخترعون ستودت، ساعة الكوارتز. مؤرشفة بتاريخ 1 أبريل 2010 في موقع Wayback Machine . Invention.smithsonian.org. تم الاطلاع عليها بتاريخ 21 يونيو 2012.
  15. ↑ فيرجيل إي بوتوم (1982). مقدمة في تصميم وحدات بلورات الكوارتز . فان نوستراند رينهولد. ISBN 978-0-442-26201-3.
  16. ↑ بوزار، ديفيد (2010). هندسة الموجات الدقيقة: النظرية والتقنيات . نيودلهي: وايلي إنديا بي تي إي المحدودة. ص 536. ISBN  9789388991087.
  17. ↑ ملاحظات حول نظرية تشغيل وتصميم بلورات الكوارتز . foxonline.com
  18. ↑ تحديد خصائص بلورات الكوارتز . Maxim-ic.com (19-11-2001). تم الاطلاع عليه بتاريخ 21-06-2012.
  19. ↑ اختيار الكريستال. مؤرشف بتاريخ 29 أبريل 2013 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine ). pletronics.com. تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 يونيو 2012.
  20. ↑ "مواصفات الكريستال" مؤرشفة بتاريخ 28 يوليو 2013 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine ). Euroquartz.co.uk. تم الاطلاع عليها بتاريخ 21 يونيو 2012.
  21. ↑ "ملاحظات تطبيقية حول بلورات الكوارتز" مؤرشفة بتاريخ 23 يونيو 2015 على موقع Wayback Machine . Beckwithelectronics.com. تم الاطلاع عليها بتاريخ 21 يونيو 2012.
  22. ↑ "ملاحظات تطبيقية حول بلورات الكوارتز" . (ملف PDF). تم الاطلاع عليه بتاريخ 21-06-2012.
  23. ↑ الأسئلة الشائعة حول البلورات . foxonline.com
  24. ↑ "إدارة طيف الترددات الراديوية ومعايير الوقت والتردد" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 24-02-2019 .
  25. ↑ بيانات مرجعية لمهندسي الراديو ( الطبعة التاسعة). إلسيفير. 2002. ص. الفصل 1. ISBN   978-0-7506-7291-7.
  26. ↑ غوردون تي. أوستن، بلورة الكوارتز . minerals.usgs.gov
  27. 1 2 مصطلحات وتعريفات بلورات الكوارتز الاصطناعية
  28. ↑ صفحة الكوارتز: بنية الكوارتز . Quartzpage.de (23-10-2010). تاريخ الاطلاع: 21-06-2012.
  29. 1 2 جون ر. فيج وآخرون. طريقة صنع رنانات بلورية كوارتز مصغرة عالية التردد مقطوعة SC براءة اختراع أمريكية رقم 4,554,717 ، تاريخ الإصدار: 26 نوفمبر 1985.
  30. ↑ نمو الكوارتز الحراري المائي . Roditi.com. تم الاطلاع عليه بتاريخ 2010-02-08.
  31. ↑ إيواساكي، فوميكو؛ كوراشيغي، ماساكازو (1982-05-01). "عيوب في الكوارتز الاصطناعي وتأثيراتها على الخصائص الاهتزازية". المواد الكهروضوئية . 43 (1): 43. Bibcode : 1982Fer....43...43I . doi : 10.1080/00150198208202002 .
  32. ↑ كوارتز تك . 4timing.com. تم الاطلاع عليه بتاريخ 2010-02-08.
  33. ↑ شينوهارا، أ.هـ؛ سوزوكي، س.ك. (1996). وقائع ندوة IEEE الدولية للتحكم في التردد لعام 1996. الصفحات 72-77 . doi : 10.1109/FREQ.1996.559821 . ISBN  0-7803-3309-8.
  34. ↑ فوميكو إيواساكي؛ أرماندو هـ. شينوهارا؛ هيديو إيواساكي؛ كارلوس ك. سوزوكي (1990). "تأثير فصل الشوائب على مورفولوجيا بلورات الكوارتز الاصطناعي Y-Bar" ( ملف PDF) . المجلة اليابانية للفيزياء التطبيقية ، 29 (6): 1139-1142 . Bibcode : 1990JaJAP..29.1139I . doi : 10.1143/JJAP.29.1139 . S2CID 97694219. مؤرشف (ملف PDF) من النسخة الأصلية بتاريخ 9 أكتوبر 2022. 
  35. ↑ هاريش بهادور (2006). "تعديل العيوب النقطية المرتبطة بالشوائب في الكوارتز البلوري بفعل الإشعاع - مراجعة" (ملف PDF) . مجلة أبحاث وتكنولوجيا البلورات . 41 ( 7): 631-635 . رمز Bibcode : 2006CryRT..41..631B . doi : 10.1002/crat.200510641 . S2CID 95333080. مؤرشف (ملف PDF) من النسخة الأصلية بتاريخ 9 أكتوبر 2022. 
  36. ↑ هاريش بهادور، دراسات حول خصائص الإشعاع والبنية لبلورات الكوارتز المزروعة عالية الجودة المستخدمة في الاتصالات عبر الأقمار الصناعية. مؤرشف في 16 يوليو 2011 على موقع Wayback Machine.
  37. ↑ آرثر بالاتو وآخرون. طريقة مسح الكوارتز، براءة اختراع أمريكية رقم 4,311,938 ، تاريخ الإصدار: 19 يناير 1982/
  38. ↑ التحكم في التردد | موارد تعليمية مؤرشفة بتاريخ 6 يوليو 2010 على موقع Wayback Machine . IEEE-uffc.org. تم الاطلاع عليها بتاريخ 8 فبراير 2010.
  39. 1 2 جيمس كلود كينج التحليل الكهربائي الفراغي للكوارتز براءة اختراع أمريكية رقم 3,932,777 ، تاريخ الإصدار: 13 يناير 1976.
  40. ↑ دراسة بالأشعة تحت الحمراء للعيوب في كوارتز ألفا الناتجة عن تأثيرات المسح . authors.aps.org (أبريل 1997). تاريخ الاطلاع: 21 يونيو 2012.
  41. ↑ طريقة آرثر بالاتو لصنع مذبذب بلوري غير حساس لحقول التسارع، براءة اختراع أمريكية رقم 4,871,986 ، تاريخ الإصدار: 3 أكتوبر 1989.
  42. ↑ التطورات الحديثة في تكنولوجيا الموجات الصوتية الحجمية والسطحية لتطبيقات التحكم في التردد ، 23 ديسمبر 2002 معهد الميكانيكا التطبيقية، جامعة تايوان الوطنية، سي إس لام، شركة تي إكس سي.
  43. ↑ فوميو ناكاجيما دوائر كاشف السرعة الزاوية لمذبذب بلوري كوارتز، براءة اختراع أمريكية رقم 5,420,548 ، تاريخ الإصدار: 30 مايو 1995.
  44. ↑ بيرند نويبيغ، مذبذبات VCXO ذات نطاق استقبال واسع باستخدام بدائل للكوارتز . اتصالات VHF، 2/2003، ص 66-70.
  45. ↑ توضيح عملية اختيار المذبذب بشكلٍ جليّ. مؤرشف بتاريخ 29 يونيو 2016 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine ). EDN (20 يوليو 2008). تم الاطلاع عليه بتاريخ 30 مارس 2018.
  46. ↑ التحكم في التردد | موارد تعليمية مؤرشفة بتاريخ 5 يوليو 2010 على موقع Wayback Machine . IEEE-uffc.org. تم الاطلاع عليها بتاريخ 8 فبراير 2010.
  47. ↑ التحكم في التردد | موارد تعليمية مؤرشفة بتاريخ 6 يوليو 2010 على موقع Wayback Machine . IEEE-uffc.org. تم الاطلاع عليها بتاريخ 8 فبراير 2010.
  48. 1 2 جيري سي. ويتاكر (23-12-1996). دليل الإلكترونيات . مطبعة سي آر سي. ص 198–. ISBN  978-0-8493-8345-8تم الاطلاع عليه بتاريخ 26-04-2011 .
  49. ↑ التحكم في التردد | موارد تعليمية مؤرشفة بتاريخ 6 يوليو 2010 على موقع Wayback Machine . IEEE-uffc.org. تم الاطلاع عليها بتاريخ 8 فبراير 2010.
  50. ↑ رنانات ومذبذبات بلورات الكوارتز لتطبيقات التحكم في التردد والتوقيت : دليل تعليمي من إعداد جون آر. فيج، قيادة الاتصالات والإلكترونيات بالجيش الأمريكي
  51. ↑ التحكم في التردد | موارد تعليمية مؤرشفة بتاريخ 5 يوليو 2010 على موقع Wayback Machine . IEEE-uffc.org. تم الاطلاع عليها بتاريخ 8 فبراير 2010.
  52. ١ ٢ ٣ مصطلحات البلورات. مؤرشفة بتاريخ ٢٦ يناير ٢٠٠٥ في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine ). Actcrystals.com. تم الاطلاع عليها بتاريخ ٨ فبراير ٢٠١٠.
  53. ↑ تصميم دوائر مذبذبات الكريستال ، دورة من تأليف ب. نويبيج
  54. ↑ صورة لعدة قطع بلورية . Mazepath.com (صورة). اختبارات مبدأ التكافؤ الجديد واختبارات إيوتفوس. 3 يوليو 2007. مؤرشفة من الأصل في 28 ديسمبر 2015. تم الاطلاع عليها في 8 فبراير 2010 .
  55. 1 2 3 4 5 6 7 ليختر، جيري أ. البلورات والمذبذبات (ملف PDF) (تقرير). 9113.
  56. ^ روزين، كارول زويك. هيريماث، باسافاراج ف.؛ نيونهام، روبرت إي، محرران. (1992) [1929-2009]. الكهرباء الضغطية . نيويورك، نيويورك: المعهد الأمريكي للفيزياء. رقم ISBN 0883186470. OCLC 22766216 . 
  57. ↑ " قطع AT " . مسرد مصطلحات التحكم في البلورات والتردد. icmfg.com . مؤرشف من الأصل في 6 نوفمبر 2009. تم الاطلاع عليه في 8 فبراير 2010 . 
  58. ↑ "تقنية الكريستال" . 4timing.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 فبراير 2010 .
  59. ↑ "مقدمة لمعايير تردد الكوارتز" (ملف PDF) . الكوارتز ووحدة بلورة الكوارتز. ieee-uffg.org . تاريخ الاطلاع: 31 مارس 2025 .
  60. ↑ "قطع الكوارتز الخام" . مواد هوفمان (hoffmanmaterials.com) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2010-02-08 .{{cite web}}: CS1 maint: deprecated archiveal service ( link )
  61. 1 2 توضيح الأمر بشكلٍ جليّ: المذبذبات البلورية في الاتصالات . CSD. commsdesign.com (تقرير). مايو 1998. مؤرشف من الأصل في 11 أكتوبر 2008. تم الاطلاع عليه في 8 فبراير 2010 .
  62. 1 2 US 4499395 ، كاهان، ألفريد، "زوايا القطع لرنانات بلورات الكوارتز"، صدرت في 12 فبراير 1985 
  63. ↑ "مذبذبات الكريستال المُتحكَّم بها حراريًا (OCXOs)" . ملاحظات تطبيقية حول OCXO. ofc.com . مؤرشف من الأصل في 1 مارس 2012. تم الاطلاع عليه في 8 فبراير 2010 .
  64. 1 2 3 4 5 كروز، ب. و. (1997). مصفوفات وأنظمة التصوير بالأشعة تحت الحمراء غير المبردة . دار النشر الأكاديمية. ص 273 وما يليها. ISBN  978-0-12-752155-8تم الاطلاع عليه بتاريخ 26-04-2011 .
  65. ↑ "مسرد مصطلحات التحكم في البلورات والتردد" . Icmfg.com . مؤرشف من الأصل في 5 فبراير 2013. تم الاطلاع عليه في 8 فبراير 2010 .
  66. ↑ براءة الاختراع الأمريكية رقم 4985687 ، لونغ، بروس ر.، "مذبذب منخفض الطاقة مُتحكم بدرجة حرارته ومُثبَّت التردد"، صدرت بتاريخ 15 يناير 1991 
  67. ↑ براءة الاختراع الأمريكية رقم 4419600 ، سينها، بيكاش ك.، "رنانات الكوارتز المعوضة للإجهاد"، صدرت بتاريخ 6 ديسمبر 1983 
  68. 1 2 3 4 US 5686779 ، فيج، جون ر.، "مستشعر درجة حرارة عالي الحساسية ومصفوفة مستشعرات"، صدر في 11 نوفمبر 1997 
  69. ↑ فيج، جون ر. (2001). رنانات ومذبذبات بلورات الكوارتز لتطبيقات التحكم في التردد والتوقيت: دليل تعليمي (ملف PDF) . قيادة الاتصالات والإلكترونيات التابعة للجيش الأمريكي. ص 15. 
  70. 1 2 "فريركينج" . تاريخ اتحاد UFFC. ieee-uffc.org . 23 مارس 1959. مؤرشف من الأصل في 12 مايو 2009. تم الاطلاع عليه في 8 فبراير 2010 .
  71. ↑ مسرد المصطلحات المستخدمة في صناعة لوحات مذبذبات الكوارتز (ملف PDF) . minsocam.org (تقرير). AM 30 461. تاريخ الاطلاع: 21 يونيو 2012 .
  72. ↑ "أسئلة وأجوبة حول بلورات الكوارتز" . شركة الكريستال الدولية (icmfg.com) . مؤرشف من الأصل بتاريخ 17 فبراير 2012. تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 فبراير 2010 .
  73. ↑ "ردًا على: [ time-nuts ] رنانات كوارتز BVA فائقة الاستقرار... BVA؟؟ ] " . mail-archive.com . 7 ديسمبر 2007. الرسالة رقم 10485. تم الاطلاع عليها في 8 فبراير 2010 . 
  74. ↑ "ردًا على: [ time-nuts ] رنانات كوارتز BVA فائقة الاستقرار... BVA؟؟ ] " . mail-archive.com . 2007-12-08. msg 10505 . تم الاسترجاع في 2010-02-08 . 
  75. ↑ مذبذب بلوري للفرن (ملف PDF) . oscilloquartz.ch (تقرير). 8600. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 7 يوليو 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 يونيو 2012 .
  76. ↑ "نورتون" . تاريخ اتحاد كرة القدم المتحد. ieee-uffc.org . 4 أكتوبر 1957. مؤرشف من الأصل في 28 يناير 2010. تم الاطلاع عليه في 8 فبراير 2010 .
  77. ↑ "طحن البلورات: عندما كانت الإلكترونيات عملية للغاية " . باور سورس. EDN (مدونة). 1470000147. تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 فبراير 2010 – عبر edn.com.{{cite magazine}}: CS1 maint: deprecated archiveal service ( link )
  78. ↑ "مذبذبات الكريستال: تبدو واعدة في الأنظمة اللاسلكية" . EDN Access. EDN . 20 نوفمبر 1997. مؤرشف من الأصل في 23 نوفمبر 2008. تم الاطلاع عليه في 8 فبراير 2010 – عبر edn.com.
  79. ↑ معيار IEEE 315-1975
  80. ↑ ANSI Y32.2-1975

للمزيد من القراءة

  • بودار، أ.ك.؛ رود، أولريش ل. (19-10-2012). "مذبذبات بلورية". موسوعة وايلي للهندسة الكهربائية والإلكترونية . ص 1-38 . doi : 10.1002/047134608X.W8154 . ISBN  978-0471346081.
  • رود، أولريش ل. (أغسطس 1997). أجهزة توليف الصوت بالميكروويف واللاسلكية: النظرية والتصميم . جون وايلي وأولاده. ISBN 978-0-471-52019-1.
  • بودار، أ.ك.؛ رود، أولريش ل. (21-24 مايو 2012). "تقنيات لتقليل ضوضاء الطور في دوائر مذبذبات البلورات". وقائع ندوة IEEE الدولية للتحكم في التردد لعام 2012. ندوة التحكم في التردد (FCS)، IEEE الدولية لعام 2012. IEEE. الصفحات 1-7 . doi : 10.1109/FCS.2012.6243701 . ISBN  978-1-4577-1820-5.
  • بودار، أ.ك.؛ رود، يو.ل.؛ أبتي، أ.م. (30 أغسطس 2013). "إلى أي مدى يمكن أن تنخفض؟: نموذج ضوضاء طور المذبذب، التحقق النظري والتجريبي، وقياسات ضوضاء الطور". مجلة IEEE للميكروويف . 14 (6). IEEE: 50-72 . doi : 10.1109/MMM.2013.2269859 . S2CID 22624948 . 
  • رود، أولريش ل.؛ بودار، أ.ك.؛ أبتي، أ.م. (30 أغسطس 2013). "قياسه: تقنيات قياس ضوضاء طور المذبذب وقيودها". مجلة IEEE للميكروويف . 14 (6). IEEE: 73-86 . doi : 10.1109/MMM.2013.2269860 . S2CID 40924332 . 
  • رود، أولريش ل. (31 مايو - 2 يونيو 1978). التحليل الرياضي وتصميم مذبذب بتردد 100  ميجاهرتز فائق الانخفاض في الضوضاء مع محدد تفاضلي وإمكانياته في معايير التردد . وقائع الندوة السنوية الثانية والثلاثين حول التحكم في التردد. أتلانتيك سيتي، نيوجيرسي. ص  409––. doi : 10.1109/FREQ.1978.200269 .
  • نيوبيج، بيرند؛ بريس، وولفغانغ (1997). Das große Quarzkochbuch [ كتاب الطبخ البلوري ] (PDF) (باللغة الألمانية) (1  ed.). فيلدكيرشن، ألمانيا: فرانزيس فيرلاغ . رقم ISBN 978-3-7723-5853-1أُرشف من النسخة الأصلية (PDF) بتاريخ 23 فبراير 2019. تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 فبراير 2019 .(تنزيلات بديلة: QSL : - 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 . AXTAL ZIP : - 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 .)