تامین کلاک با کریستال

کاربرگرامی
2 مارس, 2024
بدون دیدگاه
3 دقیقه زمان مطالعه

Crystal

کریستال یک قطعه ی الکترونیکی 2 پایه می باشد که یک سیگنال الکتریکی بسیار دقیق با فرکانس خاص (مثلا فرکانس 16MHz) را تولید می کند. به عبارت دیگر کریستال در مدار اسیلاتور ، به منظور تولید نوسانات بکار گرفته می شود. کریستال ها با فرکانس شان شناخته می شوند. به این معنا که با قرار دادن یک کریستال در مدار اسیلاتور، فرکانس خاص آن کریستال تولید می شود. به این قطعه که نوسان‌ساز کریستال(Crystal oscillator) نیز می گویند، نوعی نوسان‌ساز الکتریکی است که از قانون تشدید و اثر فشاربرقی در کریستال کوارتز استفاده می‌کند.

 

کریستال

نوسان ساز کریستالی معمولاً برای زمان‌بندی و ایجاد سیگنال ساعت در مدارهای مجتمع استفاده می‌شود. کاربرد دیگر این قطعه زمانی می باشد که در یک مدار نیاز به تولید فرکانس بالاتری باشد. به طور مثال در بسیاری از میکروهای avr، در کنار مدار یک کریستال(معمولا 16 مگاهرتز) نیز قرار می دهند تا فرکانس کار مدار را بالا ببرند. به عبارت دیگر کریستال اسیلاتورها ابزارهای هوشمندی هستند که از یک کریستال کوارتز و یک مدار برای تولید یک سیگنال استاندارد کلاک دیجیتال تشکیل شده‌اند. بنابراین با این اسیلاتور شما به پایداری و دقت کریستال بدون نگرانی از جانب خازن‌های بار، طراحی دقیق PCB و… دست پیدا می‌کنید.

 

در عمل در بسیاری از موارد نیازی نیست که یک مدار را به همراه کریستال کوارتز ببندید بلکه المان‌هایی که البته در بازار ایران هم به وفور یافت می‌شود وجود دارد که معروف به کریستال اسیلاتور اند و دارای چهار پایه برای تغذیه و گرفتن خروجی اسیلاتور اند. این ماژول‌ها در اصل مدار کامل کریستال اسیلاتور شامل کریستال کوارتز هستند.میزان خطای فرکانسی این اسیلاتور ها ۰٫۰۰۲% است.

نحوه ی کارکرد داخلی اسیلاتور : مدار اسیلاتور کریستالی نوسان را با گرفتن سیگنال ولتاژی از رزونانس کننده‌ی کوارتز، تقویت آن و فیدبک کردن آن به رزونانس کننده، نگه می دارد. سرعت خم و راست شدن کوارتز فرکانس رزونانس است و توسط برش اندازه کریستال تعیین می شود.

طراحی و ساخت کریستال ها: کریستال های فرکانس بالا معمولا به شکل صفحه مستطیلی ساده ای بریده می شوند. کریستال های فرکانس پایین، مثل آن هایی که در ساعت های دیجیتالی استفاده می شود، به شکل یک دیاپازون (tuning fork) بریده می شوند. کریستال های کوارتز زمان سنجی برای فرکانس های از ده ها کیلوهرتز تا ده ها مگاهرتز ساخته می شوند. سالانه بیشتر از دو میلیارد کریستال تولید می شود. اکثر آن ها برای استفاده در ساعت های مچی، ساعت ها، و مدارات الکترونیکی هستند. هر چند، کریستال کوارتز داخل ابزارهای تست و اندازه گیری مثل شمارنده ها، سیگنال ژنراتورها و اسیلوسکوپ ها نیز پیدا می شود.

 

همچنین از کریستال ها برای ساخت مدارات فرستنده با ثبات در صنعت مخابرات استفاده می کنند چون که تغییرات دما بر فرکانس کاری کریستال تاثیر آنچنانی نداشته و می توان با آن اسیلاتورهایی ساخت که با ثبات تر بوده و تغییر ناپذیر با دما باشند.

از آنجا که کریستال یک قطعه دقیق و در عین حال کاملا حساس می باشد، باید در مونتاژ آن دقت زیادی بخرج داد. در مدار های خود بدلیل نیاز به زمان دقیق و استفاده از کریستال ساعت، حتما از جنس مرغوب و اصلی استفاده کنید. این کار باعث جلوگیری از مشکلات و خطا ها در روند کاری مدار خواهد شد.

مونتاژ صحیح کریستال

مهمترین نکته در مونتاژ این نوع قطعه این می باشد که حتما باید بصورت کاملا خوابیده و صحیح به برد بچسبد. در بعضی از PCB ها از فوت پرینت هایی استفاده میشود که بدنه کریستال به GND مدار نیز متصل خواهد شد.

اتصال بدنه کریستال به PCB

برای اطمینان بیشتر و رعایت استاندارد مونتاژ، بدنه این قطعه را بصورت کامل روی PCB لحیم میکنند. در هنگام انجام این روش حتما باید به این نکات که دمای هویه خیلی زیاد نبوده و مدت زمان تماس هویه و کریستال زیاد نباشد، دقت کرد. عدم رعایت این دو نکته باعث بروز مشکل و آسیب در عملکرد کریستال ساعت خواهد شد.

البته باید به این نکته اشاره کرد که کریستالی که دارای جنس بی کیفیت و غیر اصلی باشد، قطعا نسبت به دما حساسیت خیلی بیشتری داشته و سریع تر آسیب خواهد دید. پس همیشه از قطعات مرغوب و با کیفیت استفاده کنید.

 

علاوه بر روشی که در بالا به آن اشاره شد و در تصویر مشاهده کردید، می توان با استفاده از یک کمربند فلزی (مثلا تکه ای از سیم) بدنه آن را بر روی PCB متصل کنیم. مزیتی که در این روش وجود دارد این است که در این حالت هویه بصورت مستقیم با قطعه تماسی ندارد. در نتیجه حرارتی که به آن خواهد رسید حداقل خواهد بود و در مقابل آسیب و خرابی ناشی از دمای زیاد مصونیت خواهد داشت.

منبع

فروشگاه قطعات الکترونیکی

بدون دیدگاه
اشتراک گذاری
اشتراک‌گذاری
با استفاده از روش‌های زیر می‌توانید این صفحه را با دوستان خود به اشتراک بگذارید.