Pierce Oscillator: การทำงานและการใช้งาน

เรามี ออสซิลเลเตอร์ประเภทต่างๆ ใช้ได้ขึ้นอยู่กับลักษณะและคุณสมบัติ แต่ในนั้นออสซิลเลเตอร์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายคือออสซิลเลเตอร์คริสตัล ออสซิลเลเตอร์ Hartley , ไดนาตรอนออสซิลเลเตอร์, ออสซิลเลเตอร์ RC เป็นต้นจุดมุ่งหมายหลักของออสซิลเลเตอร์เหล่านี้คือการสร้างการสั่นของความถี่ที่เสถียรอย่างต่อเนื่องและบ่อยครั้ง ในบรรดาคริสตัลออสซิลเลเตอร์ประเภทต่างๆทั้งหมดแสดงให้เห็นถึงเสถียรภาพความถี่ที่ดีเยี่ยม พวกเขาสามารถสร้างการสั่นที่ความถี่เรโซแนนซ์โดยไม่มีการบิดเบือนใด ๆ และแม้ผลของอุณหภูมิจะต่ำมากในคริสตัลออสซิลเลเตอร์เนื่องจากคุณสมบัติเฉพาะของวัสดุคริสตัล คริสตัลออสซิลเลเตอร์ ใช้หลักการของ ผล piezoelectric เพื่อสร้างการสั่นของความถี่ ในตอนท้ายของบทความนี้เราจะได้รับความรู้เกี่ยวกับนิยามเพียร์ซออสซิลเลเตอร์แผนภาพและการใช้งาน

Pierce Oscillator คืออะไร?

นี่คือประเภทหนึ่งของ ออสซิลเลเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งใช้ในคริสตัลออสซิลเลเตอร์เพื่อสร้างความถี่ที่คงที่ของการสั่นโดยใช้หลักการผลกระทบของเพียโซอิเล็กทริก เนื่องจากต้นทุนขนาดความซับซ้อนและกำลังไฟเมื่อเทียบกับออสซิลเลเตอร์มาตรฐานจึงเป็นที่ต้องการอย่างกว้างขวางในโซลูชันและอุปกรณ์ฝังตัวส่วนใหญ่เพื่อสร้างการสั่นของความถี่ที่เสถียร เพียร์ซออสซิลเลเตอร์แบบธรรมดามีส่วนประกอบต่อไปนี้เหมือนกับดิจิตอล อินเวอร์เตอร์ , ตัวต้านทาน, ตัวเก็บประจุสองตัวและอีกตัวหนึ่ง โป่งข่าม .

เพียร์ซออสซิลเลเตอร์เซอร์กิต

รูปที่ 1 ต่อไปนี้แสดงแผนภาพเพียร์ซออสซิลเลเตอร์อย่างง่ายและรูปที่ 2 แสดงแผนภาพวงจรที่เรียบง่ายของออสซิลเลเตอร์แบบเจาะ ในวงจรด้านบน X1 ระบุอุปกรณ์คริสตัลตัวต้านทาน R1 เป็นตัวต้านทานแบบป้อนกลับ U1 เป็นอินเวอร์เตอร์แบบดิจิทัล C1 และ C2 เป็นตัวเก็บประจุที่เชื่อมต่อแบบขนาน สิ่งเหล่านี้อยู่ภายใต้ส่วนการออกแบบ

เพียร์ซออสซิลเลเตอร์วงจรไดอะแกรม

การดำเนินการ

ตัวต้านทานแบบป้อนกลับ R1 ในรูปที่ 1 คือการสร้างอินเวอร์เตอร์เชิงเส้นโดยการชาร์จความจุอินพุทอินเวอร์เตอร์จากเอาต์พุตของอินเวอร์เตอร์และหากอินเวอร์เตอร์เหมาะสมที่สุดแล้วด้วยอิมพีแดนซ์อินพุตที่ไม่มีที่สิ้นสุดและค่าอิมพีแดนซ์เอาต์พุตเป็นศูนย์ ด้วยเหตุนี้แรงดันไฟฟ้าขาเข้าและขาออกจะต้องเท่ากัน ดังนั้นอินเวอร์เตอร์จึงทำงานในพื้นที่การเปลี่ยนแปลง

แผนภาพวงจรเพียร์ซ - ออสซิลเลเตอร์แบบง่าย

• อินเวอร์เตอร์ U1 ให้การกะระยะ 180 °ในลูป
• ตัวเก็บประจุ C1 และ C2 คริสตัล X1 ร่วมกันให้การเปลี่ยนเฟสเพิ่มเติม 180 °ไปยังลูปเพื่อให้เป็นไปตามเกณฑ์การเปลี่ยนเฟสของ Barkhausen สำหรับการสั่น
• โดยทั่วไปค่า C1 และ C2 จะถูกเลือกให้เท่ากัน
• ในรูปที่ 1 ของเพียร์ซออสซิลเลเตอร์คริสตัล X1 เป็นโหมดคู่ขนานที่มี C1 และ C2 เพื่อทำงานในพื้นที่อุปนัย สิ่งนี้เรียกว่าคริสตัลคู่ขนาน

ในการสร้างการสั่นที่ความถี่เรโซแนนซ์วงจรออสซิลเลเตอร์จะต้องเป็นไปตามเงื่อนไขทั้งสองซึ่งเรียกว่าเกณฑ์ Barkhausen พวกเขาคือ:

• ค่าขนาดของกำไรลูปต้องเป็นเอกภาพ
• การกะระยะรอบวงควรเป็น 360 °หรือ 0 °

หากออสซิลเลเตอร์เป็นไปตามเงื่อนไขสองข้อข้างต้นก็จะเป็นออสซิลเลเตอร์ที่คู่ควรเท่านั้น ที่นี่ออสซิลเลเตอร์นี้เป็นไปตามเงื่อนไข Barkhausen สองข้อข้างต้นโดยการวนรอบของวงจรและการใช้อินเวอร์เตอร์

การใช้งาน

การใช้งานของเครื่องเจาะออสซิลเลเตอร์ รวมสิ่งต่อไปนี้

• ออสซิลเลเตอร์เหล่านี้ใช้ได้กับโซลูชั่นแบบฝังและในอุปกรณ์เฟสล็อกลูป (PLL)
• ในไมโครโฟนอุปกรณ์ที่ควบคุมด้วยเสียงและอุปกรณ์ที่เปลี่ยนพลังงานเสียงเป็นพลังงานไฟฟ้าในอุปกรณ์เหล่านี้เป็นที่ต้องการเนื่องจากปัจจัยความเสถียรของความถี่ที่ดีเยี่ยม
• เนื่องจากต้นทุนการผลิตต่ำจึงมีประโยชน์ในการใช้งานอิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคส่วนใหญ่

ด้วยประการฉะนี้ เพียร์ซออสซิลเลเตอร์ เป็นออสซิลเลเตอร์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในโซลูชันแบบฝังและอุปกรณ์บางอย่างเนื่องจากการสร้างวงจรที่เรียบง่ายความถี่เรโซแนนซ์ที่เสถียร ไม่มีพารามิเตอร์ใด ๆ ที่สามารถส่งผลต่อความถี่เรโซแนนซ์ได้ ดังนั้นจึงสามารถสร้างความถี่คงที่ของการสั่นได้ แต่ในอินเวอร์เตอร์ดิจิทัลไม่กี่ตัวความล่าช้าในการเผยแพร่นั้นน้อยเกินไป ดังนั้นเราจึงต้องพิจารณาว่าข้อใดไม่มีความล่าช้าในการเผยแพร่มากกว่านี้