सिस्टल ऑसिलेटर का कार्य सिद्धांत

क्रिस्टल ऑसिलेटर का सारांश

क्रिस्टल ऑसिलेटर एक निश्चित अज़ीमुथ कोण के अनुसार क्वार्ट्ज क्रिस्टल से काटे गए वेफर को संदर्भित करता है, क्वार्ट्ज क्रिस्टल रेज़ोनेटर, जिसे क्वार्ट्ज क्रिस्टल या क्रिस्टल ऑसिलेटर कहा जाता है;पैकेज के अंदर जोड़े गए आईसी वाले क्रिस्टल तत्व को क्रिस्टल ऑसिलेटर कहा जाता है।इसके उत्पाद आम तौर पर धातु के मामलों के अलावा कांच के मामलों, चीनी मिट्टी या प्लास्टिक के मामलों में भी पैक किए जाते हैं।

क्रिस्टल ऑसिलेटर का कार्य सिद्धांत

क्वार्ट्ज क्रिस्टल ऑसिलेटर क्वार्ट्ज क्रिस्टल के पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव से बना एक गुंजयमान उपकरण है।इसकी मूल संरचना मोटे तौर पर इस प्रकार है: एक क्वार्ट्ज क्रिस्टल से एक निश्चित अज़ीमुथ स्लाइस के अनुसार, इलेक्ट्रोड के रूप में इसकी दो संबंधित सतहों पर चांदी की परत के साथ लेपित, प्रत्येक इलेक्ट्रोड पर एक लीड तार को वेल्ड करके पिन से जोड़ा जाता है, जो पैकेज शेल के साथ मिलकर बनता है एक क्वार्ट्ज क्रिस्टल गुंजयमान यंत्र, जिसे क्वार्ट्ज क्रिस्टल या क्रिस्टल, क्रिस्टल कंपन कहा जाता है।इसके उत्पाद आम तौर पर धातु के मामलों के अलावा कांच के मामलों, चीनी मिट्टी या प्लास्टिक के मामलों में भी पैक किए जाते हैं।

यदि क्वार्ट्ज क्रिस्टल के दो इलेक्ट्रोडों पर एक विद्युत क्षेत्र लागू किया जाता है, तो चिप यांत्रिक रूप से विकृत हो जाती है।इसके विपरीत, यदि चिप के दोनों किनारों पर यांत्रिक दबाव लगाया जाता है, तो चिप की संबंधित दिशा में एक विद्युत क्षेत्र उत्पन्न होगा।इस भौतिक घटना को पीज़ोइलेक्ट्रिक प्रभाव कहा जाता है।यदि चिप के दो ध्रुवों पर वैकल्पिक वोल्टेज लागू किया जाता है, तो चिप यांत्रिक कंपन उत्पन्न करेगी, जो बदले में वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करेगी।

सामान्य तौर पर, चिप के यांत्रिक कंपन का आयाम और वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र का आयाम बहुत छोटा होता है, लेकिन जब लागू वैकल्पिक वोल्टेज की आवृत्ति एक विशिष्ट मान होती है, तो आयाम काफी बढ़ जाता है, जो अन्य आवृत्तियों की तुलना में बहुत बड़ा होता है , इस घटना को पीज़ोइलेक्ट्रिक अनुनाद कहा जाता है, जो एलसी सर्किट के अनुनाद के समान है।इसकी गुंजयमान आवृत्ति चिप के कटिंग मोड, ज्यामिति और आकार से संबंधित है।

जब क्रिस्टल कंपन नहीं करता है, तो इसे इलेक्ट्रोस्टैटिक कैपेसिटेंस सी नामक एक फ्लैट कैपेसिटर के रूप में माना जा सकता है, और इसका आकार चिप के ज्यामितीय आकार और इलेक्ट्रोड के क्षेत्र से संबंधित होता है, आम तौर पर कुछ त्वचा विधि से लेकर दर्जनों त्वचा विधि तक .जब क्रिस्टल दोलन करता है, तो यांत्रिक कंपन की जड़ता प्रेरण एल के बराबर होती है। आम तौर पर, एल मान दसियों से सैकड़ों डिग्री तक होता है।चिप की लोच कैपेसिटेंस सी के बराबर हो सकती है, जो बहुत छोटी है, आमतौर पर केवल 0.0002 ~ 0.1 पिकोग्राम।वेफर कंपन के दौरान घर्षण से होने वाली हानि R के बराबर होती है, जिसका मान लगभग 100 ओम होता है।क्योंकि चिप का समतुल्य अधिष्ठापन बहुत बड़ा है, और C बहुत छोटा है, R भी छोटा है, इसलिए सर्किट का गुणवत्ता कारक Q बहुत बड़ा है, 1000 ~ 10000 तक। इसके अलावा, चिप की गुंजयमान आवृत्ति ही मूल रूप से केवल कटिंग मोड, ज्यामिति और चिप के आकार से संबंधित है, और इसे सटीक रूप से किया जा सकता है, इसलिए क्वार्ट्ज रेज़ोनेटर से बना ऑसिलेटर सर्किट उच्च आवृत्ति स्थिरता प्राप्त कर सकता है।

कंप्यूटर में एक टाइमिंग सर्किट होता है, और यद्यपि "घड़ी" शब्द का उपयोग आमतौर पर इन उपकरणों को संदर्भित करने के लिए किया जाता है, वे वास्तव में सामान्य अर्थ में घड़ियां नहीं हैं।उन्हें बेहतर ढंग से टाइमर कहा जा सकता है।एक कंप्यूटर का टाइमर आमतौर पर एक सटीक रूप से मशीनीकृत क्वार्ट्ज क्रिस्टल होता है जो अपनी तनाव सीमा के भीतर एक आवृत्ति पर दोलन करता है जो इस बात पर निर्भर करता है कि क्रिस्टल स्वयं कैसे काटा जाता है और यह कितना तनाव के अधीन है।प्रत्येक क्वार्ट्ज क्रिस्टल से जुड़े दो रजिस्टर होते हैं, एक काउंटर और एक होल्ड रजिस्टर।क्वार्ट्ज क्रिस्टल का प्रत्येक दोलन काउंटर को एक से कम कर देता है।जब काउंटर घटकर 0 हो जाता है, तो एक व्यवधान उत्पन्न होता है और काउंटर होल्ड रजिस्टर से प्रारंभिक मान पुनः लोड करता है।यह दृष्टिकोण प्रति सेकंड 60 इंटरप्ट (या किसी अन्य वांछित आवृत्ति पर) उत्पन्न करने के लिए टाइमर को प्रोग्राम करना संभव बनाता है।प्रत्येक रुकावट को घड़ी की टिक-टिक कहा जाता है।

विद्युतीय दृष्टि से, क्रिस्टल थरथरानवाला एक संधारित्र के दो-टर्मिनल नेटवर्क और समानांतर में एक अवरोधक और श्रृंखला में एक संधारित्र के बराबर हो सकता है।इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में, इस नेटवर्क में दो अनुनाद बिंदु होते हैं, जिन्हें उच्च और निम्न आवृत्तियों में विभाजित किया जाता है।निचली आवृत्ति श्रृंखला अनुनाद है, और उच्च आवृत्ति समानांतर अनुनाद है।क्रिस्टल की विशेषताओं के कारण ही, दोनों आवृत्तियों के बीच की दूरी काफी करीब होती है।इस बहुत ही संकीर्ण आवृत्ति रेंज में, क्रिस्टल ऑसिलेटर एक प्रारंभ करनेवाला के बराबर है, इसलिए जब तक क्रिस्टल ऑसिलेटर के दोनों सिरे उपयुक्त कैपेसिटर के साथ समानांतर में जुड़े हुए हैं, यह एक समानांतर अनुनाद सर्किट बनाएगा।इस समानांतर गुंजयमान सर्किट को एक साइनसॉइडल दोलन सर्किट बनाने के लिए एक नकारात्मक प्रतिक्रिया सर्किट में जोड़ा जा सकता है।क्योंकि इंडक्शन के बराबर क्रिस्टल ऑसिलेटर की आवृत्ति रेंज बहुत संकीर्ण है, इस ऑसिलेटर की आवृत्ति में ज्यादा बदलाव नहीं होगा, भले ही अन्य घटकों के पैरामीटर बहुत भिन्न हों।

क्रिस्टल ऑसिलेटर का एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है, वह है लोड कैपेसिटेंस मान, लोड कैपेसिटेंस वैल्यू के बराबर समानांतर कैपेसिटेंस का चयन करें, क्रिस्टल ऑसिलेटर की नाममात्र अनुनाद आवृत्ति प्राप्त कर सकते हैं।सामान्य कंपन क्रिस्टल दोलन सर्किट क्रिस्टल से जुड़े एक इनवर्टिंग एम्पलीफायर के विपरीत सिरों पर होते हैं, जिसमें दो कैपेसिटेंस होते हैं जो क्रिस्टल के सिरों को प्राप्त करते हैं, क्रमशः प्राप्त करने के दूसरी तरफ प्रत्येक कैपेसिटेंस, श्रृंखला मूल्य में दो कैपेसिटर की क्षमता बराबर होनी चाहिए लोड कैपेसिटेंस के लिए, कृपया ध्यान दें कि सामान्य आईसी पिन में समतुल्य इनपुट कैपेसिटेंस होता है, इसे नजरअंदाज नहीं किया जा सकता है।आम तौर पर, क्रिस्टल ऑसिलेटर की लोड कैपेसिटेंस 15 या 12.5 स्किन होती है।यदि घटक पिनों के समतुल्य इनपुट कैपेसिटेंस पर विचार किया जाता है, तो दो 22 स्किन कैपेसिटर से बना क्रिस्टल ऑसिलेटर का दोलन सर्किट एक बेहतर विकल्प है।