کریستال 24MHZ پکیج HC-49US | اسیلاتور

کریستال 24MHZ پکیج HC-49US | اسیلاتور

 

کریستال Crystal چیست؟

کریستال به عنوان یک قطعه الکترونیکی از تکه سنگی به نام کوارتز که ماده‌ای معدنی در طبیعت است و یک آی سی (مدار مجتمع) ساخته شده است. این قطعه دارای دو پایه است، بدنه فلزی دارد و در مقابل ضربه، حساس و آسیب پذیر است. کریستال الکترونیکی یکی از مهم‌ترین قطعات در صنعت اکترونیک است که به دلیل کاربردهای زیادی که دارد، بسیار پر استفاده است.

وظیفه اصلی این قطعه، تولید سیگنال الکتریکی با فرکانس بسیار دقیق است. با دریافت ولتاژ و سیگنال الکتریکی، کریستال با فرکانس دقیق و مشخصی (مثلاً 16 مگاهرتز) به ارتعاش در می‌آید. با توجه به این‌که ارتعاش‌ها بسیار دقیق هستند، خروجی سیگنال الکتریکی، دقیق خواهد بود. به عنوان مثال؛ در بیشتر میکروکنترلرهای avr، یک کریستال (معمولاً 16 هرتز) را در کنار مدار قرار می‌دهند تا فرکانس کلی مدار را افزایش دهد.

 

اسیلاتور چیست؟

اسیلاتور یا نوسان ساز به عنوان یکی از قطعات الکترونیکی پر کاربرد، در مدارهای الکتریکی نقشی بسیار مهم دارد؛ به اندازه ای که می توان گفت عملکرد بسیاری از لوازم الکتریکی بدون وجود نوسان ساز ها مختل می شود.

اسیلاتورها می توانند بدون اینکه هیچ ورودی دریافت کنند، تنها به کمک منبع تغذیه DC امواج و سیگنال های پیوسته، مکرر و متناوب الکتریکی با فرکانس بسیار دقیق (مثلا 16 مگاهرتز) تولید کنند.

در مدارهای الکترونیکی با هدف کاهش طول آنتن ها و افزایش برد فرستنده ها، امواج حاوی اطلاعات از طریق امواج فرکانس بالا انتقال پیدا می کنند.

انجام این کار نیازمند داشتن موج حمل کننده اطلاعات است؛ که اکثراً سیگنالی فرکانس بالا و به شکل سینوسی است. این موج ها به وسیله مدارهای اسیلاتور یا نوسان ساز تولید می شود. اسیلاتورها خود یک مدار مجزا هستند و کنترل بزرگی سیگنال، فرکانس و شکل موج تولید شده در آن ها، توسط اجزای موجود در مدار خودشان انجام می گیرد و به نیازی به هیچ ولتاژ کنترل خارجی نیست.

به بیان دیگر، به بخشی از مدارهای الکترونیکی که خود یک مدار جدا و مجزا هستند و برای حمل امواجی که حاوی اطلاعات هستند، امواج فرکانس بالا تولید می‌کنند، اسیلاتور یا نوسان ساز می‌گویند.

در چنین مدارهایی که قرار است موج حامل اطلاعات بر روی موجی که حامل آن است سوار شود، هدف از تولید امواج فرکانس بالا، کاهش طول آنتن ها و افزایش برد فرستنده‌هاست. موج حامل توسط مدارهای اسیلاتور یا نوسان سازها در مدار تولید می‌شوند و یک سیگنال فرکانس بالاست. خرید اسیلاتور با کیفیت در این مدارها، اهمیت بالایی دارد.

 

اسیلاتور کریستالی یک قطعه الکترونیکی است که
از تشدید (رزونانس) مکانیکی یک کریستال در حال لرزش پیزوالکتریکی بهره می برد.

وظیفه اصلی آن، تولید سیگنال الکتریکی با فرکانس های دقیق در محدوده 16 مگاهرتز بوده و
در مدارهای الکترونیکی کاربردهای بسیار زیادی دارد.

به طور مثال،
یکی از مهم ترین کاربردهای اسیلاتور کریستالی در ساعت های دیجیتال می باشد که
در سراسر دنیا یافت می شوند، از آن جایی که که در اسیلاتور کریستالی پایداری فرکانس بسیار زیاد است،
از این قطعه در فرستنده های رادیویی برای ایجاد موج حامل استفاده می شود.

به طور کلی از نوسان سازهای کریستالی در ریزپردازنده ها و میکروکنترلرها برای تهیه سیگنال های ساعت استفاده می شود.

از این نوسان ساز کریستالی برای تولید پالس های ساعت مورد نیاز برای هماهنگ سازی کلیه عملیات داخلی پردازنده ها استفاده می شود.

از مهم ترین کاربرد های این نوع اسیلاتور این است که
برای تولید فرکانس های ثابت و به صورت مستقیم در مدارهای الکتریکی استفاده می شود.

این ویژگی اسیلاتورهای کریستالی آن ها را در صنعت مخابرات پر کاربرد می کند،
صنعتی که در آن بحث سیگنال های پایدار بسیار مورد توجه هست.

هم چنین از اسیلاتورها در ابزارهای دقیق (به طور مثال ساعت دیجیتال) استفاده می شود که
به مرجع دقیق زمانی مورد نیاز است.

 

انواع اسیلاتور کریستالی

ما در مبحث میکروکنترلرها و مدارها دو نوع اسیلاتور کریستالی داریم.

اسیلاتور کریستال های داخلی و اسیلاتور کریستال های خارجی که
در این بخش به طور کامل به بررسی این دو نوع اسیلاتور می پردازیم.

 

اسیلاتور کریستال داخلی

این نوع اسیلاتور از مداری تشکیل شده است که شامل یک مقاومت و یک خازن است.

از مزایای اسیلاتورهای کریستال داخلی می توان به این موارد اشاره کرد:

• به دلیل سادگی زیادی که دارد به راحتی قابل استفاده است.
• طراحی دقیق داشته و به همین دلیل نگرانی بابت فرکانس انتخاب شده وجود ندارد.
• به هیچ وجه نیازی به قطعه خارجی ندارد.

از مهمترین معایب اسیلاتور داخلی نیز می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• نبود دقت و پایداری
• شرایط خازن ها و مقاومت های این اسیلاتورها با تغییر دما تغییر می کنند.

 

اسیلاتور کریستال خارجی

منظور از اسیلاتور کریستال خارجی این است که
بخش کریستال (Crystal) در خارج از ساختار اسیلاتور قرار دارد.

از مزایای اسیلاتور کریستال خارجی می توان به دقت و پایداری بسیار زیاد با هزینه بسیار کم به علاوه
میزان خطای فرکانسی بسیار پایین اشاره کرد.

به طور کلی اسیلاتور خارجی به دلیل کیفیت ساخت بالا و رفع ایراد های نسخه های قبلی، معایب خاصی ندارد.

 

انواع کریستال از نظر فرکانس

کریستال ها از نظر شکل فرکانس 2 نوع می باشند،
فرکانس بالا و فرکانس پایین.

کریستال های فرکانس بالا معمولا به شکل صفحه های مستطیلی ساده بریده می شوند.

اما کریستال های فرکانس پایین، که اکثرا در انواع ساعت های دیجیتالی استفاده می شوند،
به شکل یک دیاپازون بریده می شوند.

نوع دیگری از این اسیلاتورها کریستال های کوارتز زمان سنجی هستند که
برای فرکانس هایی استفاده می شوند که اندازه آن ها از صدها کیلوهرتز تا صدها مگاهرتز است.

کریستال کوارتز در داخل ابزارهای تست و اندازه گیری استفاده می شود.