クロックでRLC回路の代わりに水晶発振器が使用されるのはなぜですか？

クォーツ時計のタイミングは水晶発振器によって調整されます。この水晶発振器は、RLC回路を効果的に形成します。そうだとすれば、水晶発振器はRLC回路よりも有利な特性を持っていますか？

水晶発振器は、はるかに正確で、小型で、低温度係数と低ドリフトを低コストで備えています。

水晶振動子は、特に安定した特性を持つ機械的共振器です。クォーツは非常に安定した材料であり、温度によって「老化」したり、大きく変化したりしません。石英を非常に純粋で一貫した特性を持つように調製することも可能です。クォーツもわずかに圧電性です。電界がたわみを引き起こし、たわみが電荷を生成します。

（結晶軸に対して特定の方向で）正しく切断し、正しく取り付けた場合、機械的特性（基本的に剛性）は温度に依存しません。水晶の接触は、機械的振動が電荷を生成することを意味し、正しく構成すると（増幅器を使用）、システム全体を安定した周波数で共振させることができます。

電気的に、これは同様の特性を持つRLCネットワークとしてモデル化できます。RLC値は驚くかもしれません-通常、fFの数分の1の静電容量と多くのインダクタンスのヘンリー。

水晶振動子はRLC回路としてモデル化できますが、実際にはそうではありません。
水晶のカットと寸法により、特定の周波数で共振するため、個別のR、L、Cで構成される回路よりもはるかに正確に決定できます。

その理由は精度です。コンデンサの場合、2％が非常に良好な許容範囲と見なされます。インダクタについてはわかりませんが、似ていると思います。抵抗はコンデンサやインダクタよりも優れていますが、抵抗だけで発振器を構築することはできません。

これらの数値を概観すると、1％は1時間あたり36秒または1日あたり14分24秒に相当します。これは、時計としてはまったく許容できない精度です。

私の経験から、発振器のRLCコンポーネントを置き換える代わりに水晶が追加されます。「追加」される理由は、RLCコンポーネントのみを使用するよりも、特定の周波数を正確に与えて維持するためです。水晶がより高い精度を提供する理由は、RLCコンポーネントとその高いQ電気特性より「厳しい」公差で製造できるからです。

水晶発振器には、回路の複雑さと単価の点で安価であるという特性があり、RLC回路よりも有利です。RLC回路には、より多くの部品と調整が必要です。適切に設計および較正された場合、RLCクロックは水晶発振器クロックと同じくらい正確です。コストとサイズがすべてです。