सिस्टल ऑसिलेटरचे कार्य तत्त्व

क्रिस्टल ऑसिलेटरचा सारांश

क्रिस्टल ऑसीलेटर म्हणजे क्वार्ट्ज क्रिस्टलमधून एका विशिष्ट अजिमथ कोनानुसार कापलेले वेफर, क्वार्ट्ज क्रिस्टल रेझोनेटर, ज्याला क्वार्ट्ज क्रिस्टल किंवा क्रिस्टल ऑसिलेटर म्हणतात;पॅकेजच्या आत जोडलेल्या IC सह क्रिस्टल घटकाला क्रिस्टल ऑसिलेटर म्हणतात.त्याची उत्पादने सामान्यतः मेटल केसेसमध्ये पॅक केली जातात, परंतु काचेच्या केसेस, सिरॅमिक्स किंवा प्लास्टिकमध्ये देखील असतात.

क्रिस्टल ऑसिलेटरचे कार्य सिद्धांत

क्वार्ट्ज क्रिस्टल ऑसीलेटर हे क्वार्ट्ज क्रिस्टलच्या पिझोइलेक्ट्रिक प्रभावाने बनवलेले रेझोनंट उपकरण आहे.त्याची मूळ रचना साधारणतः खालीलप्रमाणे आहे: क्वार्ट्ज क्रिस्टलमधून एका विशिष्ट अजिमथ स्लाइसनुसार, त्याच्या दोन संबंधित पृष्ठभागांवर चांदीच्या थराने इलेक्ट्रोड म्हणून लेपित केले जाते, प्रत्येक इलेक्ट्रोडवर एक लीड वायर जोडली जाते आणि पॅकेज शेलसह जोडली जाते. क्वार्ट्ज क्रिस्टल रेझोनेटर, ज्याला क्वार्ट्ज क्रिस्टल किंवा क्रिस्टल, क्रिस्टल कंपन म्हणतात.त्याची उत्पादने सामान्यतः मेटल केसेसमध्ये पॅक केली जातात, परंतु काचेच्या केसेस, सिरॅमिक्स किंवा प्लास्टिकमध्ये देखील असतात.

क्वार्ट्ज क्रिस्टलच्या दोन इलेक्ट्रोड्सवर विद्युत क्षेत्र लागू केल्यास, चिप यांत्रिकरित्या विकृत होते.याउलट, चिपच्या दोन्ही बाजूंना यांत्रिक दाब लावल्यास, चिपच्या संबंधित दिशेने विद्युत क्षेत्र निर्माण होईल.या भौतिक घटनेला पायझोइलेक्ट्रिक प्रभाव म्हणतात.चिपच्या दोन ध्रुवांवर पर्यायी व्होल्टेज लागू केल्यास, चिप यांत्रिक कंपने निर्माण करेल, ज्यामुळे पर्यायी विद्युत क्षेत्रे निर्माण होतील.

सर्वसाधारणपणे, चिपच्या यांत्रिक कंपनाचे मोठेपणा आणि पर्यायी विद्युत क्षेत्राचे मोठेपणा फारच लहान असते, परंतु जेव्हा लागू केलेल्या पर्यायी व्होल्टेजची वारंवारता विशिष्ट मूल्य असते, तेव्हा मोठेपणा लक्षणीय वाढते, इतर फ्रिक्वेन्सीच्या तुलनेत बरेच मोठे असते. , या घटनेला पायझोइलेक्ट्रिक रेझोनान्स म्हणतात, जे एलसी सर्किटच्या अनुनाद सारखेच आहे.त्याची रेझोनंट वारंवारता कटिंग मोड, भूमिती आणि चिपच्या आकाराशी संबंधित आहे.

जेव्हा क्रिस्टल कंपन करत नाही, तेव्हा त्याला इलेक्ट्रोस्टॅटिक कॅपेसिटन्स C नावाचा सपाट कॅपेसिटर मानला जाऊ शकतो आणि त्याचा आकार चिपच्या भौमितिक आकाराशी आणि इलेक्ट्रोडच्या क्षेत्राशी संबंधित असतो, साधारणपणे काही स्किन पद्धती ते डझनभर त्वचा पद्धती .जेव्हा स्फटिक दोलन होते, तेव्हा यांत्रिक कंपनाची जडत्व इंडक्टन्स L च्या समतुल्य असते. साधारणपणे, L मूल्ये दहा ते शेकडो अंशांपर्यंत असतात.चिपची लवचिकता कॅपेसिटन्स C च्या समतुल्य असू शकते, जी खूप लहान असते, सामान्यतः फक्त 0.0002 ~ 0.1 पिकोग्राम असते.वेफर कंपन दरम्यान घर्षणामुळे होणारे नुकसान R च्या समतुल्य आहे, ज्याचे मूल्य सुमारे 100 ohms आहे.कारण चिपचे समतुल्य इंडक्टन्स खूप मोठे आहे, आणि C खूप लहान आहे, R देखील लहान आहे, म्हणून सर्किटचा गुणवत्ता घटक Q खूप मोठा आहे, 1000 ~ 10000 पर्यंत. याव्यतिरिक्त, चिपची स्वतःच रेझोनंट वारंवारता मूलत: फक्त कटिंग मोड, भूमिती आणि चिपच्या आकाराशी संबंधित आहे आणि ते अचूकपणे केले जाऊ शकते, म्हणून क्वार्ट्ज रेझोनेटर्सने बनलेले ऑसीलेटर सर्किट उच्च वारंवारता स्थिरता प्राप्त करू शकते.

संगणकांना टायमिंग सर्किट असते आणि जरी "घड्याळ" हा शब्द सामान्यतः या उपकरणांना संदर्भित करण्यासाठी वापरला जात असला तरी, ते सामान्य अर्थाने घड्याळे नसतात.त्यांना टायमर म्हटले जाऊ शकते.कॉम्प्युटरचा टायमर हा सामान्यत: तंतोतंत-मशीन केलेला क्वार्ट्ज क्रिस्टल असतो जो त्याच्या तणावाच्या मर्यादेत फ्रिक्वेन्सीमध्ये फिरतो जो क्रिस्टल स्वतः कसा कापला जातो आणि त्यावर किती ताण येतो यावर अवलंबून असते.प्रत्येक क्वार्ट्ज क्रिस्टलशी संबंधित दोन रजिस्टर, एक काउंटर आणि एक होल्ड रजिस्टर आहेत.क्वार्ट्ज क्रिस्टलचे प्रत्येक दोलन काउंटरला एकाने कमी करते.जेव्हा काउंटर 0 पर्यंत कमी होतो, तेव्हा एक व्यत्यय निर्माण होतो आणि काउंटर होल्ड रजिस्टरमधून प्रारंभिक मूल्य पुन्हा लोड करतो.या दृष्टिकोनामुळे प्रति सेकंद 60 व्यत्यय निर्माण करण्यासाठी (किंवा इतर कोणत्याही इच्छित वारंवारतेवर) टाइमर प्रोग्राम करणे शक्य होते.प्रत्येक व्यत्ययाला घड्याळाची टिक म्हणतात.

इलेक्ट्रिकल भाषेत, क्रिस्टल ऑसीलेटर हे कॅपेसिटरच्या दोन-टर्मिनल नेटवर्क आणि समांतर रेझिस्टर आणि मालिकेतील कॅपेसिटरच्या समतुल्य असू शकते.इलेक्ट्रिकल अभियांत्रिकीमध्ये, या नेटवर्कमध्ये दोन अनुनाद बिंदू आहेत, जे उच्च आणि निम्न फ्रिक्वेन्सीमध्ये विभागलेले आहेत.कमी वारंवारता मालिका अनुनाद आहे, आणि उच्च वारंवारता समांतर अनुनाद आहे.क्रिस्टलच्या स्वतःच्या वैशिष्ट्यांमुळे, दोन फ्रिक्वेन्सींमधील अंतर अगदी जवळ आहे.या अतिशय अरुंद वारंवारता श्रेणीमध्ये, क्रिस्टल ऑसीलेटर एका इंडक्टरच्या समतुल्य आहे, म्हणून जोपर्यंत क्रिस्टल ऑसिलेटरची दोन टोके योग्य कॅपेसिटरसह समांतर जोडली जातात, तो समांतर रेझोनान्स सर्किट तयार करेल.हे समांतर रेझोनंट सर्किट साइनसॉइडल ऑसिलेशन सर्किट तयार करण्यासाठी नकारात्मक फीडबॅक सर्किटमध्ये जोडले जाऊ शकते.इंडक्टन्सच्या समतुल्य क्रिस्टल ऑसिलेटरची वारंवारता श्रेणी खूपच संकुचित असल्यामुळे, इतर घटकांच्या पॅरामीटर्समध्ये खूप फरक असला तरीही या ऑसिलेटरची वारंवारता फारशी बदलणार नाही.

क्रिस्टल ऑसिलेटरमध्ये एक महत्त्वाचे पॅरामीटर आहे, ते म्हणजे लोड कॅपेसिटन्स मूल्य, लोड कॅपॅसिटन्स मूल्याच्या समान समांतर कॅपेसिटन्स निवडा, क्रिस्टल ऑसिलेटरची नाममात्र अनुनाद वारंवारता मिळवू शकते.सामान्य कंपन क्रिस्टल ऑसिलेशन सर्किट क्रिस्टल्सशी जोडलेल्या इनव्हर्टिंग अॅम्प्लिफायरच्या विरुद्ध टोकांवर असतात दोन कॅपेसिटन्स क्रिस्टल्सच्या टोकांना प्राप्त करतात, अनुक्रमे प्रत्येक कॅपॅसिटन्स प्राप्त करण्याच्या दुसऱ्या बाजूला, मालिका मूल्यातील दोन कॅपेसिटरची क्षमता समान असावी लोड कॅपेसिटन्सकडे, कृपया लक्ष द्या सामान्य IC पिनमध्ये समतुल्य इनपुट कॅपेसिटन्स आहे, याकडे दुर्लक्ष केले जाऊ शकत नाही.साधारणपणे, क्रिस्टल ऑसिलेटरची लोड कॅपेसिटन्स 15 किंवा 12.5 स्किन असते.घटक पिनच्या समतुल्य इनपुट कॅपॅसिटन्सचा विचार केल्यास, दोन 22 स्किन कॅपॅसिटरने बनलेले क्रिस्टल ऑसिलेटरचे ऑसिलेशन सर्किट हा एक चांगला पर्याय आहे.