คริสตัลออสซิลเลเตอร์เป็นวงจรออสซิลเลเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้สำหรับการสั่นพ้องเชิงกลของคริสตัลสั่นของวัสดุเพียโซอิเล็กทริก มันจะสร้างสัญญาณไฟฟ้าด้วยความถี่ที่กำหนด ความถี่นี้มักใช้เพื่อติดตามเวลาเช่นนาฬิกาข้อมือใช้ในวงจรรวมดิจิทัลเพื่อให้สัญญาณนาฬิกามีความเสถียรและยังใช้เพื่อรักษาความถี่สำหรับเครื่องส่งสัญญาณวิทยุและเครื่องรับ คริสตัลควอตซ์ส่วนใหญ่ใช้ในออสซิลเลเตอร์ความถี่วิทยุ (RF) ควอตซ์คริสตัลเป็นชนิดที่พบมากที่สุด Piezoelectric resonator ในวงจรออสซิลเลเตอร์เราใช้มันจึงกลายเป็นที่รู้จักกันในชื่อคริสตัลออสซิลเลเตอร์ คริสตัลออสซิลเลเตอร์ต้องได้รับการออกแบบเพื่อให้มีความจุโหลด

ออสซิลเลเตอร์มีหลายประเภท วงจรอิเล็กทรอนิกส์ ที่ใช้อยู่ ได้แก่ : Linear oscillator - Hartley oscillator, Phase-shift oscillator, Armstrong oscillator, Clapp oscillator, Colpitts ออสซิลเลเตอร์ . ออสซิลเลเตอร์เพื่อการผ่อนคลาย - ออสซิลเลเตอร์ Royer, Ring oscillator, Multivibrator และ Oscillator ควบคุมแรงดันไฟฟ้า (VCO). เร็ว ๆ นี้เราจะพูดคุยในรายละเอียดของคริสตัลออสซิลเลเตอร์เช่นการทำงานและการใช้งานคริสตัลออสซิลเลเตอร์

ควอตซ์คริสตัลคืออะไร?

ผลึกควอตซ์แสดงคุณสมบัติที่สำคัญมากที่เรียกว่าผลกระทบเพียโซอิเล็กทริก เมื่อใช้แรงดันเชิงกลทั่วใบหน้าของคริสตัลแรงดันไฟฟ้าซึ่งเป็นสัดส่วนกับความดันเชิงกลจะปรากฏขึ้นทั่วคริสตัล แรงดันไฟฟ้านั้นทำให้เกิดความผิดเพี้ยนในคริสตัล ปริมาณที่ผิดเพี้ยนจะเป็นสัดส่วนกับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้และแรงดันไฟฟ้าสำรองที่ใช้กับคริสตัลทำให้สั่นด้วยความถี่ธรรมชาติ

วงจรควอตซ์คริสตัล

รูปด้านล่างแสดงถึงไฟล์ สัญลักษณ์อิเล็กทรอนิกส์ ของเครื่องสะท้อนคริสตัลเพียโซอิเล็กทริกและคริสตัลควอตซ์ในออสซิลเลเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ที่ประกอบด้วยตัวต้านทานตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุ

แผนผังวงจร Crystal Oscillator

รูปด้านบนคือออสซิลเลเตอร์คริสตัลควอตซ์ 16MHz ใหม่ 20psc และเป็นออสซิลเลเตอร์คริสตัลชนิดหนึ่งที่ทำงานกับความถี่ 16MHz

คริสตัลออสซิลเลเตอร์

โดยทั่วไปแล้ว ทรานซิสเตอร์สองขั้ว หรือ FET ใช้ในการสร้างวงจร Crystal oscillator นี้เป็นเพราะ เครื่องขยายเสียงในการทำงาน s สามารถใช้ในวงจรออสซิลเลเตอร์ความถี่ต่ำต่างๆซึ่งต่ำกว่า 100KHz แต่ใช้งานได้ เครื่องขยายเสียง ไม่มีแบนด์วิดท์ในการใช้งาน มันจะเป็นปัญหาที่ความถี่สูงกว่าที่จับคู่กับคริสตัลที่สูงกว่า 1MHz

เพื่อเอาชนะปัญหานี้ Colpitts crystal oscillator ได้รับการออกแบบ มันจะทำงานที่ความถี่ที่สูงขึ้น ในออสซิลเลเตอร์นี้ วงจรถัง LC ที่ให้การสั่นของข้อเสนอแนะถูกแทนที่ด้วยคริสตัลควอตซ์

แผนผังวงจร Crystal Oscillator

Crystal Oscillator ทำงาน

วงจรออสซิลเลเตอร์คริสตัลมักทำงานบนหลักการของผลเพียโซอิเล็กทริกผกผัน สนามไฟฟ้าที่ใช้จะทำให้เกิดการเสียรูปเชิงกลในวัสดุบางชนิด ดังนั้นจึงใช้การสั่นพ้องเชิงกลของคริสตัลสั่นซึ่งทำด้วยวัสดุเพียโซอิเล็กทริกสำหรับสร้างสัญญาณไฟฟ้าที่มีความถี่เฉพาะ

โดยปกติแล้วออสซิลเลเตอร์คริสตัลควอตซ์จะมีความเสถียรสูงประกอบด้วยปัจจัยด้านคุณภาพที่ดี (Q) มีขนาดเล็กและมีความสัมพันธ์ทางเศรษฐกิจ ดังนั้นวงจรออสซิลเลเตอร์คริสตัลควอตซ์จึงเหนือกว่าเมื่อเทียบกับเรโซเนเตอร์อื่น ๆ เช่นวงจร LC, ส้อมเสียง โดยทั่วไปใน ไมโครโปรเซสเซอร์และไมโครคอนโทรลเลอร์ เราใช้คริสตัลออสซิลเลเตอร์ 8MHz

“ไดนาโมเพื่อชาร์จแบตเตอรี่ 12v ”

เทียบเท่า วงจรไฟฟ้า ยังอธิบายถึงการกระทำของผลึกคริสตัล เพียงแค่ดูที่แผนภาพวงจรไฟฟ้าที่เทียบเท่าที่แสดงในด้านบน ส่วนประกอบพื้นฐานที่ใช้ในวงจร การเหนี่ยวนำ L แสดงถึงมวลคริสตัลความจุ C2 แสดงถึงการปฏิบัติตามข้อกำหนดและ C1 ใช้เพื่อแสดง ความจุ ที่เกิดขึ้นเนื่องจากการขึ้นรูปเชิงกลของคริสตัล ความต้านทาน R หมายถึงแรงเสียดทานโครงสร้างภายในของคริสตัลแผนภาพวงจรออสซิลเลเตอร์คริสตัลควอตซ์ประกอบด้วยสองเรโซแนนซ์เช่นอนุกรมและเรโซแนนซ์ขนานนั่นคือสองความถี่เรโซแนนซ์

Crystal Oscillator ทำงาน

การสั่นพ้องแบบอนุกรมเกิดขึ้นเมื่อรีแอคแตนซ์ที่เกิดจากความจุ C1 มีค่าเท่ากันและตรงข้ามกับรีแอคแตนซ์ที่ผลิตโดยการเหนี่ยวนำ L fr และ fp แสดงถึงอนุกรมและความถี่เรโซแนนซ์ขนานตามลำดับและสามารถกำหนดค่าของ 'fr' และ 'fp' ได้โดยใช้ สมการต่อไปนี้แสดงในรูปด้านล่าง

แผนภาพด้านบนอธิบายถึงวงจรสมมูลกราฟพล็อตสำหรับความถี่เรโซแนนซ์สูตรสำหรับความถี่เรโซแนนซ์

การใช้ Crystal Oscillator

โดยทั่วไปเราทราบดีว่าในการออกแบบไมโครโปรเซสเซอร์และไมโครคอนโทรลเลอร์จะใช้คริสตัลออสซิลเลเตอร์เพื่อให้สัญญาณนาฬิกา ตัวอย่างเช่นให้เราพิจารณา ไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051 ในตัวควบคุมเฉพาะนี้วงจรคริสตัลออสซิลเลเตอร์ภายนอกจะทำงานร่วมกับ 12MHz ที่จำเป็นแม้ว่าไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051 (ตามรุ่น) จะสามารถทำงานที่ 40 MHz (สูงสุด) ต้องให้ 12MHz ในกรณีส่วนใหญ่เนื่องจาก รอบเครื่อง 8051 ต้องใช้ 12 รอบนาฬิกาเพื่อให้อัตรารอบที่มีประสิทธิภาพที่ 1MHz (รับนาฬิกา 12MHz) ถึง 3.33MHz (รับนาฬิกาสูงสุด 40MHz) คริสตัลออสซิลเลเตอร์โดยเฉพาะซึ่งมีอัตรารอบที่ 1MHz ถึง 3.33MHz ใช้เพื่อสร้างพัลส์นาฬิกาที่จำเป็นสำหรับการซิงโครไนซ์ของการทำงานภายในทั้งหมด

การใช้ Crystal Oscillator

มีแอพพลิเคชั่นที่หลากหลายสำหรับคริสตัลออสซิลเลเตอร์ในหลาย ๆ ด้านและแอพพลิเคชั่นคริสตัลออสซิลเลเตอร์บางตัวได้รับด้านล่าง

แอปพลิเคชั่น Colpitts Crystal Oscillator

Colpitts Oscillator ใช้เพื่อสร้างสัญญาณเอาท์พุตไซน์ที่ความถี่สูงมาก ออสซิลเลเตอร์นี้สามารถใช้เป็นเซ็นเซอร์ประเภทต่างๆเช่น เซ็นเซอร์อุณหภูมิ เนื่องจากอุปกรณ์ SAW ที่เราใช้ในวงจร Colpitts จึงรับรู้ได้โดยตรงจากพื้นผิว

Colpitts Crystal Oscillator

แอปพลิเคชันของออสซิลเลเตอร์ Colpitts ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการใช้ความถี่ที่หลากหลาย นอกจากนี้ยังใช้ในสภาวะการสั่นที่ไม่ได้รับการกระแทกและต่อเนื่อง การใช้อุปกรณ์บางอย่างในวงจร Colpitts เราสามารถบรรลุความเสถียรของอุณหภูมิและความถี่สูงได้มากขึ้น

Colpitts ใช้สำหรับการพัฒนาการสื่อสารเคลื่อนที่และวิทยุสื่อสาร

การประยุกต์ใช้ Armstrong Crystal Oscillator

วงจรนี้เป็นที่นิยมจนถึงปี 1940 สิ่งเหล่านี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องรับวิทยุแบบปฏิรูป ในอินพุตนั้นสัญญาณความถี่วิทยุจากเสาอากาศจะเชื่อมต่อแบบแม่เหล็กเข้ากับวงจรรถถังผ่านการคดเคี้ยวเพิ่มเติมและข้อเสนอแนะจะลดลงเพื่อให้ได้รับการควบคุมในลูปป้อนกลับ ในที่สุดก็ผลิตตัวกรองความถี่วิทยุย่านแคบและเครื่องขยายเสียง ใน Crystal oscillator นี้วงจรเรโซแนนซ์ LC จะถูกแทนที่ด้วยลูปป้อนกลับ

Armstrong Crystal Oscillator

“ร้านค้าที่จำหน่ายชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ ”

ในการทหารและอวกาศ

สำหรับระบบการสื่อสารที่มีประสิทธิภาพ Crystal Oscillators ใช้ในการทหารและอวกาศ ระบบสื่อสาร คือการสร้างและเพื่อจุดประสงค์ในการเดินเรือและการทำสงครามอิเล็กทรอนิกส์ในระบบนำทาง

ในการวิจัยและการวัดผล

คริสตัลออสซิลเลเตอร์ใช้ในการวิจัยและการวัดสำหรับการนำทางบนท้องฟ้าและวัตถุประสงค์ในการติดตามอวกาศในอุปกรณ์ทางการแพทย์และในเครื่องมือวัด

การใช้งานอุตสาหกรรม Crystal Oscillator

คริสตัลออสซิลเลเตอร์มีการใช้งานทางอุตสาหกรรมมากมาย พวกเขาใช้กันอย่างแพร่หลายในคอมพิวเตอร์เครื่องมือวัดระบบดิจิทัลในระบบลูปเฟสล็อกโมเด็มมารีนโทรคมนาคมในเซ็นเซอร์และในดิสก์ไดรฟ์

Crystal Oscillator ยังใช้ในการควบคุมเครื่องยนต์นาฬิกาและการเดินทางคอมพิวเตอร์สเตอริโอและในระบบ GPS นี่คือแอปพลิเคชั่นยานยนต์

คริสตัลออสซิลเลเตอร์ใช้ในสินค้าอุปโภคบริโภคมากมาย ตัวอย่างเช่นระบบเคเบิลทีวีกล้องวิดีโอคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลของเล่นและวิดีโอเกมโทรศัพท์เคลื่อนที่ระบบวิทยุ นี่คือแอปพลิเคชันสำหรับผู้บริโภคของ Crystal Oscillator

ทั้งหมดนี้เกี่ยวกับสิ่งที่เป็นไฟล์ คริสตัลออสซิลเลเตอร์ มันใช้งานได้และแอปพลิเคชัน เราเชื่อว่าข้อมูลที่ให้ไว้ในบทความนี้มีประโยชน์สำหรับคุณเพื่อให้เข้าใจแนวคิดนี้ได้ดีขึ้น นอกจากนี้ข้อสงสัยใด ๆ เกี่ยวกับบทความนี้หรือความช่วยเหลือในการนำไปใช้ โครงการไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ คุณสามารถติดต่อเราได้โดยการแสดงความคิดเห็นในส่วนความคิดเห็นด้านล่าง นี่คือคำถามสำหรับคุณอะไรคือหน้าที่หลักของคริสตัลออสซิลเลเตอร์?

เครดิตภาพ: