Thạch anh là gì? Nguyên lý hoạt động và ứng dụng của thạch anh

Thạch anh là một khoáng vật được sử dụng nhiều trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Trong đó, thạch anh được sử dụng rất phổ biến trên mạch dao động cao tần và các hệ thống mạch điện. Vậy thạch anh là gì? Ký hiệu, hình dáng cũng như ứng dụng của nó trên thực tế ra sao? Tất cả sẽ được giải đáp qua bài viết dưới đây.

Thạch anh là gì?

Thạch anh là một linh kiện điện tử được cấu thành từ SiO2 (Tinh thể thạch anh) được mài phẳng và chính xác. Vai trò chủ yếu của thạch anh là tạo ra các xung dao động. Nó hoạt động dựa trên hiệu ứng áp điện – Khi cho một điện áp vào 2 mặt của thạch anh thì nó sẽ bị biến dạng nhưng ngược lại khi tạo một sức ép lên 2 bề mặt của nó thì nó sẽ phát ra điện áp. Tóm lại, đây là một hiệu ứng có tính thuận nghịch.

Ký hiệu và hình dáng thực tế của thạch anh

Trên các sơ đồ và bo mạch thì thạch anh có ký hiệu là XT, OSC, X hoặc Crystal. Còn ký hiệu hình vẽ của thạch anh được thể hiện ở hình ảnh bên dưới.

Bởi ứng dụng của to lớn của thạch anh nên ước tính mỗi năm số lượng thạch anh được sản xuất có thể chạm tới con số 2 tỷ. Tần số thạch anh được chế tạo trải dài từ hàng chục kilo Hertz đến vài trăm Megahertz.

Nguyên lý hoạt động của thạch anh

Đối với mạch điện xoay chiều thì hoạt động của thạch anh sẽ biến đổi theo tần số của điện áp đó. Còn khi thay đổi một tần số nào đó thì nó sẽ cộng hưởng. Tần số cộng hưởng của thạch anh phụ thuộc vào kích thước và hình dáng của nó.

Về bản chất, thạch anh có thể coi như một mạch dao động RLC. Trong đó, mạch tương đương của nó bao gồm một L và một C lắp nối tiếp với nhau. Cả cụm này được lắp song song với một C khác và một R cách điện.

Mỗi một tinh thể thạch anh sẽ có 2 loại tần số cộng hưởng đó là tần số cộng hưởng nối tiếp và tần số cộng hưởng song song. Điểm chung của hai loại tần số này là chúng đều có trị số khác bền vững và gần như không bị ảnh hưởng bởi môi trường bên ngoài.

Một đặc điểm nữa về thạch anh đó là nó có hệ số phẩm chất trong mạch cộng hưởng rất lớn nên tổn hao cực nhỏ.

Trên thực tế, thạch anh có khả năng kết hợp được với Transistor, các cổng điện tử hoặc vi xử lý nhằm tạo nên các dao động theo ý muốn về dạng sóng và tần số.

Ứng dụng của thạch anh trên thực tế

Sử dụng trong mạch dao động

Đối với mạch dao động, thạch anh có rất nhiều ứng dụng to lớn. Ví dụ như khả năng tạo xung chuẩn cho các thiết bị đo lường điện tử, tạo tần số ổn định cho các đồng hồ điện tử hay sử dụng trong các mạch đồng bộ màu trên TV, máy tính, VCR…

Tìm hiểu thêm: Ý nghĩa của thạch anh trong Mạch dao động

Sử dụng trong mạch lọc tích cực

Thạch anh cũng được sử dụng nhiều trong mạch khuếch đại trung tần (TV, Radio, Máy thu thông tin liên lạc…). Đặc biệt, chúng ta phải kể đến ứng dụng quan trọng của thạch anh đối với máy tính: Thạch anh có vai trò, góp phần kiểm soát bus, xung nhịp xử lý trên máy tính.

Cách kiểm tra tình trạng của thạch anh

Thực chất là không hề có phương pháp đo nguội nào để kiểm tra thạch anh. Chính vì vậy mà nếu muốn xác định tình trạng của thạch anh thì chúng ta cần sử dụng phương pháp đo gián tiếp dựa vào những dao động mà thạch anh đã tạo ra. Thêm vào đó để kết quả đo được chính xác, chúng ta cần dùng máy hiện sóng hoặc đồng hồ vạn năng điện tử có thang đo Hz với tổng trở đầu vào cao.

Sau khi tiến hành đo thạch anh, nếu kết quả hiển thị gần đúng với giá trị được ghi trên thân thạch anh thì có nghĩa là thạch anh đó vẫn còn tốt. Ngược lại, nếu giá trị đó sai lệch nhiều thì có nghĩa là tình trạng của thạch anh đó đã kém rồi đấy.

Trên đây là chia sẻ của Học viện iT.vn về thạch anh. Hy vọng những kiến thức này có thể giúp ích cho bạn trong quá trình học tập và làm việc. Nếu có bất cứ thắc mắc nào thì hãy để lại bình luận ngay dưới bài viết này hoặc inbox trực tiếp cho HOCVIENiT.vn để được giải đáp tốt nhất. Chúc bạn thành công!

Mọi chi tiết xin vui lòng liên hệ:
CÔNG TY CỔ PHẦN HỌC VIỆN IT
MST: 0108733789
Tổng đài hỗ trợ: 024 3566 8686 – Hotline: 0981 223 001
Facebook: www.fb.com/hocvienit
Đăng ký kênh Youtube để theo dõi các bài học của Huấn luyện viên tốt nhất: http://bit.ly/Youtube_HOCVIENiT
Hệ thống cơ sở đào tạo: https://hocvienit.vn/lien-he/
Học viện IT.vn – Truyền nghề thực tế cùng bạn đến thành công!