Les résonateurs en céramique et les cristaux de quartz fonctionnent sur le même principe: ils vibrent mécaniquement lorsqu'un signal alternatif leur est appliqué. Les cristaux de quartz sont plus précis et plus stables en température que les résonateurs en céramique. Le résonateur ou cristal possède deux connexions. À gauche le cristal, à droite le résonateur en céramique.
Comme vous le dites, l’oscillateur a besoin de composants supplémentaires, les deux condensateurs. La partie active qui fait fonctionner l’oscillateur est un amplificateur qui fournit l’énergie nécessaire au maintien de l’oscillation.
Certains microcontrôleurs ont un oscillateur basse fréquence pour un cristal de 32,768 kHz, souvent doté de condensateurs intégrés, de sorte que vous n’avez besoin que de deux connexions pour le cristal (à gauche). Cependant, la plupart des oscillateurs ont besoin des condensateurs à l'extérieur, et vous avez ensuite trois connexions: entrée de l'amplificateur, sortie vers l'amplificateur et masse pour les condensateurs. Un résonateur à trois broches intègre les condensateurs.
La fonction des condensateurs: pour osciller, l'amplificateur-cristal à boucle fermée doit avoir un déphasage total de 360 °. L'amplificateur est en train de s'inverser, donc c'est 180 °. Avec les condensateurs, le cristal prend soin de l'autre 180 °.
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Lorsque vous allumez un oscillateur à cristal, il ne s'agit que d'un amplificateur, vous n'obtenez pas encore la fréquence souhaitée. La seule chose qui existe est un bruit de faible niveau sur une large bande passante. L'oscillateur va amplifier ce bruit et le faire passer à travers le cristal, sur lequel il entre à nouveau dans l'oscillateur, ce qui l'amplifie encore et ainsi de suite. Cela ne devrait-il pas vous causer beaucoup de bruit? Non, les propriétés du cristal sont telles qu'il ne transmettra qu'une très petite quantité de bruit autour de sa fréquence de résonance. Tout le reste sera atténué. Donc à la fin, il ne reste que la fréquence de résonance, puis nous oscillons.
Vous pouvez le comparer avec un trampoline. Imaginez un groupe d’enfants qui sautent dessus au hasard. Le trampoline ne bouge pas beaucoup et les enfants doivent faire beaucoup d'efforts pour sauter à seulement 20 cm. Mais après un certain temps, ils commenceront à se synchroniser et le trampoline suivra le saut. Les enfants vont sauter de plus en plus haut avec moins d'effort. Le trampoline va osciller à sa fréquence de résonance (environ 1Hz) et il sera difficile de sauter plus vite ou plus lentement. Ce sont les fréquences qui seront filtrées.
La gamine qui saute sur le trampoline est l’amplificateur, elle fournit l’énergie nécessaire pour maintenir l’oscillation.
Lectures complémentaires
Oscillateurs à cristal MSP430 32 kHz