ישנם מהודים שונים המשמשים למספר עצום של יישומים בתחום האלקטרוניקה. באותם רשימה של תהודה, שני החומרים המשמשים בעיקר הם גביש קוורץ ו קרמיקה (מה שהופך מהוד קרמיקה). משתמשים בקריסטל קוורץ במתנד קריסטל ובקרמיקה משתמשים בתהודה קרמית. לשניהם מטרה זהה לייצר תדר תנודה על ידי רטט כאשר ניתן להם כניסה. אבל גם לשניהם יש כמה הבדלים, שמפרידים ביניהם וכתוצאה מכך יש להם יישומים שונים.
מהו מתנד קריסטל?
מתנד הוא מעגל שיוצר תדר עם העזרה של מעגל מכוון & כי תדירות שנוצרה נקראת תדירות נדנוד. באופן דומה, מתנד קריסטל הוא מעגל או מכשיר אלקטרוני המשמש לייצור תדר יציב בעזרת גביש במקום מעגל מכוון. הקריסטל כשהוא רוטט, הוא פועל כמו מהוד וכתוצאה מכך מייצר תדר מתנודד. מעגל התהודה משתמש בגביש כדי לייצר את התנודה, והוביל לשם בשם מתנד קריסטל. הסמל והמעגל של מתנד קריסטל הוא כמוצג להלן:
למידע נוסף על גביש קוורץ ומתנד קריסטל כאן.
מהו מהוד קרמי?
בדומה למתנד הקריסטל, תהודה קרמית היא גם מעגל אלקטרוני או מכשיר המשמש לייצור תפוקה של תדירות תנודה בעזרת קרמיקה כחומר פיזואלקטרי מהדהד. החומר יכול להיות בעל שתי אלקטרודות או יותר אשר כאשר הוא מחובר למעגל מתנד מקבל רטט מכני וכתוצאה נוצר אות תנודה של תדר ספציפי. המעגל עבור המהוד דומה לזה של מתנד הקריסטל והוא כמוצג להלן:
כאשר המהוד פועל, התנודות המכניות מייצרות מתח תנודתי בגלל החומר הפיזואלקטרי כלומר קרמיקה ומתח התנודה מחובר לאלקטרודות כפלט. הרעיון ההפוך משמש במקרה של אפקט פיזואלקטרי הפוך.
מתנד קריסטל לעומת מהוד
למרות שלשתיהן יש את אותו הליך עבודה ומייצרות תנודה בתדרים כמו הפלט, יש להן הבדל מסוים בתכונות שבגללן המתנד החליף את המהוד במקרים רבים, שהם:
- טווח תדרים - למתנד הקריסטל יש מקדם Q גבוה בהרבה מזה של מהוד קרמי, ובשל כך למתנד הקריסטל טווח תדרים של 10 קילוהרץ - 100 מגהרץ ואילו טווח התדרים של מהוד הקרמי משתנה בין 190 קילוהרץ - 50 מגה הרץ
- פלט - מתנד קריסטל מספק תפוקת תדר יציבות גבוהה ומהוד הקרמי מספק גם תפוקת יציבות לא כל כך טובה בהשוואה למתנד קריסטל. מבחינת דיוק תדר הפלט, מתנד הקריסטל מספק פלט מדויק הרבה יותר מהמהוד הקרמי שפרמטרים כמו טמפרטורה הם אלמנט רגיש עבורו. הדיוק למתנד הוא 10ppm-1000ppm ואילו עבור המהוד הוא 0.1% - 1%.
- השפעה בגלל פרמטרים - עבור תהודה קרמית, עובי החומר הקרמי יקבע את תדר התהודה המוצא ואילו עבור מתנדים קריסטל תפוקת התדרים המהדהדת תלויה בגודל, צורה, גמישות ומהירות הצליל בחומר. למתנד הקריסטל יש תלות נמוכה מאוד בטמפרטורה כלומר הם יציבים מאוד גם עם שינויים בטמפרטורה ולמהוד הקרמי יש קצת יותר תלות בטמפרטורה מאשר למתנד קריסטל. עבור מתנד גביש קוורץ, מאפייני הפלט תלויים במצב הרטט ובזווית בה נחתך הגביש בעוד שהוא בתהודה בעיקר עובי חשוב.
- סובלנות ורגישות - למתנד הקריסטל יש פחות סובלנות נגד זעזועים ורעידות ואילו למהוד הקרמי יש סובלנות גבוהה יחסית. למתנד קריסטל יש סובלנות נמוכה ל- ESD (פריקה אלקטרוסטטית) ואילו למהוד הקרמי יש סובלנות ל- ESD גבוהה. מתנדים רגישים יותר מהמהודים, ניתן להשוות את הרגישות מבחינת קרינה. לקוורץ יש סובלנות תדר של 0.001%, בעוד של- PZT יש סובלנות של 0.5%.
- תלות בקבלים - תהודה עשויה להיות עם קבלים פנימיים או זקוקים לעיתים לחיצוניים, בעוד שהמתנד זקוק לקבלים חיצוניים וערכם תלוי עם איזה גביש נועד לעבוד.
- חומר המשמש - מתנד קריסטל מורכב מקוורץ כחומר התהודה הפיזואלקטרי ואילו מהוד קרמיקה עשוי עופרת זירקוניום טיטנאט (PZT), הידוע כחומר קרמיקה פיזואלקטרית יציבה גבוהה. מתנד קריסטל קשה לייצור ואילו מהוד הקרמי קל לייצור.
- יישומים - מהווים קרמיקה משמשים ביישום מיקרו-מעבד כאשר יציבות התדרים אינה חשובה בעוד שניתן למצוא מתנד קריסטל בכל דבר החל מטלוויזיות וכלה בצעצועי ילדים שיש בהם רכיבים חשמליים. מהודים טובים לתקשורת יציאה טורית במהירות נמוכה ואילו לתנודות הקריסטל יש תדרים זמינים לתמיכה גם בתקשורת טורית מהירה. לתהודה אין תדרים זמינים לתקשורת יציאה טורית מהירה. מבחינת יישומים מבוססי שעון, תהודה אינה מתאימה במיוחד לשעון / שעון זמן / שעון קיר בזמן אמת בעוד מתנדים עשויים להתאים לשעון זמן / שעון קיר / שעון קיר אם מכוונים עם קבלים משתנים, צפו לכמה דקות סחיפה בשנה אם לא מְכוּוָן.