Cristaux, oscillateurs et résonateurs. Quelle est la différence?

J'essaie de comprendre la différence entre les cristaux, les oscillateurs et les résonateurs. Je commence à comprendre, mais j'ai encore quelques questions.

De ma compréhension, un oscillateur est construit à partir d'un cristal et de deux condensateurs. Qu'est-ce qu'un résonateur alors? Est-ce une différence de terminologie?

Si un oscillateur et un résonateur sont similaires, pourquoi ces deux éléments:

http://www.digikey.com/product-detail/en/HWZT-16.00MD/535-9379-ND/675574

http://www.digikey.com/product-detail/en/FCR16.0M2G/445-1646-ND/653108

avoir deux broches sur et pas de terre. Considérant que celui-ci

http://www.digikey.com/product-detail/en/ZTT-16.00MX/X908-ND/170095

a trois broches dont une est une terre?

L'un de ces trois périphériques fonctionnera-t-il comme une horloge externe pour un microcontrôleur?

PS: Des points bonus pour une explication de la façon dont les condensateurs aident le cristal à fonctionner correctement. :)

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 °.

edit
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

Pour répondre à votre question, un résonateur est essentiellement un cristal à petit budget.

Un oscillateur est un circuit amplificateur, avec une réaction en retour permettant son oscillation, et un "élément déterminant la fréquence" qui le maintient en oscillation à la fréquence souhaitée. Un cristal peut être fabriqué pour une fréquence précise et il dérivera très peu si la température ou la capacité parasite change. Il est également très efficace et nécessite très peu d’énergie pour le maintenir en oscillation. Les cristaux sont généralement faits de quartz et vous payez pour toutes les caractéristiques ci-dessus.

Les résonateurs sont fabriqués à partir d'éléments céramiques plutôt que de quartz. Ils ne tiennent pas aussi leur fréquence. Cela peut ne pas être important pour un microprocesseur, mais le sera si le circuit est utilisé dans une radio, une horloge ou d'autres applications critiques. Ils coûtent moins cher et sont donc utilisés là où la stabilité n’est pas aussi importante.

Les microprocesseurs ont souvent la "partie amplificateur" intégrée, de sorte que tout ce que vous avez à faire est d’ajouter le résonateur ou le cristal. Sinon, vous construisez un circuit oscillateur ou vous pouvez acheter un "module oscillateur", qui contient tous les composants nécessaires dans une boîte. Vous devez alimenter un module oscillateur.

Pour les niveaux de synchronisation "indifférents", certains microprocesseurs permettent l'utilisation d'un circuit RC (résistance et condensateur) comme élément déterminant la fréquence. Le PIC Microchip a même tout intégré.

Vous avez trouvé une bonne note d’utilisation fournie par Maxim - Horloge de microcontrôleur: cristal, résonateur, oscillateur RC ou oscillateur au silicium