K o > بهرهٔ اسیلاتور است و بر حسب هرتز بر ولت محاسبه می شود.
f t u n i n g ( t ) (t)> نشان دهندهٔ بسامد سیگنال خروجی است.
θ o u t ( t ) (t)> نشان دهندهٔ فاز سیگنال خروجی است.
v i n ( t ) (t)> ولتاژ ورودی به VCO. گاهی با v t u n e ( t ) (t)> نمایش داده می شود.
از VCO برای ساختن حلقۀ قفل شدۀ فاز (PLL)، یا تولید مدولاسیون فرکانس (FM) استفاده می شود.
در فرکانس های بالا، عنصر کنترل شونده با ولتاژ، عموماً دیود واراکتور است که به قسمتی از مدار تانک اسیلاتور LC، متصل است .در فرکانس های پایین، دیگر روش های تغییر فرکانس همچون تغییر سرعت شارژ خازن، یعنی منبع جریان کنترل شونده با ولتاژ، استفاده می شود .
یک اسیلاتور کریستالی کنترل شونده با ولتاژ (VCXO) زمانی استفاده می شود که، فرکانس کار به مقدار تنظیمات نسبی کوچک (مقدار دقیق فرکانس یا فاز اسیلاتور بسیار حیاتی باشد) یا با اعمال یک ولتاژ متغیر در ورودی کنترلی اسیلاتور، می خواهیم، تداخلات رادیو فرکانسی را بر روی یک رنج فرکانسی برای رفع ایراد، حذف کنیم .
اسیلاتور کوارتز داخلی
در روسیه و خارج از کشور شناخته شده اسیلاتور کریستالی تولید داخلی. محصول و کیفیت، و تعداد به طور کامل برآورده تقاضا در بازار اسيلاتور كريستالي داخلی است. شرکت سهامی "Morion" مدت طولانی است که در ساخت و تولید آنها مشغول اند. اجازه دهید ما برخی از انواع مدل های در نظر بگیرند.
دقت اسیلاتورهای ترموستات کنترل
ژنراتور اسيلاتور كريستالي به دقت تقسیم شده و ترموستات کنترل درجه حرارت جبران می شود.
اول، با ابعاد متوسط، که با عملکرد فوق العاده در مصرف انرژی، قابلیت اطمینان در شرایط کاری سخت و کم هزینه است. گروه بزرگی از آنها ترموستات دستگاه کنترل می شود. نوسان ساز کریستالی این گروه می توان بر اساس تشدید با انکوباسیون داخلی (ترموستات RT یا تشدید) با استفاده از رامان خلاء مسکن ساخته شده از فلز با تنظیم گرما خارجی ساخته شده، و.
ژنراتور فردی در داخل گروه در نظر بگیرید.
ابزار دقیق
ژنراتور کوارتز بر اساس RT اولین با دقت بالا کارخانه ماشین است. این عایق حرارتی بالا و بخاری باند مسافرتی المنت دار. ابزار بسیار مقرون به صرفه در مصرف انرژی و شروع سریع است. علاوه بر این مزیت های عمده ای، آن را دارای خواص زیر است:
- ثبات فرکانس بسیار عالی.
- سر و صدای کم.
- ارزش کمی ELF؛
- عملکرد قابل اعتماد در شرایط سنگین.
قابل ذکر است ساخته شده و در ترکیب بخاری است که قادر به مصرف انرژی در حالت ماندگار و گذرا. این ویژگی، که همچنین دارای اسیلاتور کریستالی است. این دستگاه مدار ممکن است پیکربندی به عنوان تصویر زیر.
دستگاه های با تشدید خارجی ترموستاتیک
کمی کمتر کارآمد این نوع از ژنراتور است. و آنها پایین تر از نظر نرخ انتقال برای حالت عامل هستند. ثبات درجه حرارت بهتر و با وضوح فرکانس پایین تر: در همان زمان آنها از دیگر مزایای مهم به اشتراک بگذارید. به علاوه، چنین اسیلاتور کوارتز است به عنوان کار فشرده به عنوان نمای قبلی نیست، و در همان زمان قابل ساخت است.
ترین ابزار دقیق مینیاتوری
با توجه به ثبات فرکانس، و طیف وسیعی از بهره وری دستگاه، آنها نیز ژنراتور بر اساس RT بپذیرد. اما مزایای می توان به اندازه بسیار کوچک و هزینه بسیار پایین تر نسبت داد. این دستگاه ریزه اندام ترین مدل GK118-TS، که ابعاد 20/20/10 میلی متر است.
در میان این ژنراتور می توان یافت و آن استفاده شده توسط SMD-فن آوری است. چنین دستگاه هایی نیز توسط یک مصرف انرژی بزرگ شناخته شده است، از آنجایی که آنها دارای خواص عایق خیلی خوب نیست.
اسیلاتور کریستالی Ultrapretsizionny با دو مرحله و thermostatting تنها
طراحی این دستگاه برای جریان گرما بهینه شده است. برای افزایش دقت از عناصر اصلاح پایدار دمای سیستم احتباس اضافه می شوند، که واکنش نشان می دهند به تغییرات دما.
دستگاه با دو مرحله انکوباسیون در پارامتر ثبات درجه حرارت فرکانس برتر نه تنها ژنراتور با تک مرحله انکوباتور، اما گونه های روبیدیم است.
با توسعه فن آوری های بی سیم ژنراتور به استانداردهای مورد نیاز آورده شد و ادامه داد: برای پاسخگویی به چالش های جدید از شخصیت زمان-فرکانس.
دقت نوسان ساز با فرکانس بالا
برای توسعه فرکانس جدید در رادیو الزامات مربوطه، که به حال به دیدار اسیلاتور کریستالی ظاهر شد. افزایش فرکانس، و با آنها نویز فاز افزایش یافته است. این در ایجاد دستگاه های جدید کم سر و صدا با فرکانس بالا منجر شده است.
با ضخامت افزایش عنصر پیزوالکتریک فرکانس رامان کاهش می یابد، و این به نوبه علت فرکانس ناپایدار طولانی می شود. اما اگر تعداد افزایش اعمال حفره سرکوب هارمونیک از حالت تحریک و هارمونیک نامطلوب هستند، دشوار است.
هنگامی که یک دستگاه واحد ترکیبی از دو ژنراتور متصل در یک حلقه قفل فاز، هنگامی که فرکانس های مختلف آنها را می توان به نقاط دور پایین FSH، که بیشتر در مناطق نزدیک کاهش می یابد، و همچنین ثبات دراز مدت درجه حرارت فرکانس ترکیب شده است. کوارتز ژنراتور بالا در اینجا می شود کنترل و تنظیم به مرجع با فرکانس پایین. در PLL با هم تقسیم و یا چند برابر فرکانس گنجانده شده است. معتدل است در ساز و فرکانس بالا از یک طراحی با فرکانس پایین انجام می شود. با توجه به این ثبات فرکانس و ویژگی های طیفی به میزان قابل توجهی بهبود یافته است.
کم سر و صدا بالا ثبات، دستگاه درجه حرارت جبران
این گروه از ژنراتور از تحتانی ثبات فرکانس و فاز سر و صدا بالا. اما اسيلاتور كريستالي این دستگاه نیاز مصرف برق کمتر، به عنوان سود از سرعت انتقال به حالت عامل و عملکرد کلی.
یک اسیلاتور تشدید-درجه حرارت جبران عمل در همان دما به عنوان محیط زیست است. با توجه به اثرات مدیریت بالقوه ایجاد به علت تغییرات فرکانس و توانایی برای رسیدن به یک مخالف ارزش به خود تغییرات تشدید دمای آن، افزایش می دهد ثبات.
در عکس زیر شما می توانید اسیلاتور کریستالی بر روی تراشه را ببینید.
تولید کننده
JSC "Morion" یکی از رهبران جهان در تولید از اسیلاتورهای کریستالی مرجع داشتن یک ثبات بسیار بالا است. علاوه بر آنها، دقت ساخته شده، درجه حرارت جبران، ساعت، ولتاژ کنترل اسیلاتورهای کریستالی و رسنترس و فیلتر.
حجم فروش بالا حفظ در داخل کشور و خارج. بیش از یک بار این شرکت جایزه برای سهم برجسته به توسعه ابزار الکترونیک و ایده های جدید دریافت کرده است.
Similar articles
چگونه در انتخاب یک اجاق مایکروویو؟ کدام شرکت بهتر است: ال جی و یا دوو؟ آیا "کوره" تابع مورد نیاز است و چه نوع از غذاهای مورد نیاز برای یک اجاق مایکروویو؟
کریستال، نوسان ساز
نوسان ساز معمولاً برای زمان‌بندی و ایجاد سیگنال ساعت در مدارهای مجتمع استفاده می‌شود.
درباره نوسان ساز یا کریستال
نوسان ساز-کریستال
نوسان‌ساز کریستال(به انگلیسی: Crystal oscillator) نوعی نوسان‌ساز الکتریکی است که از قانون تشدید و اثر فشاربرقی در کریستال کوارتز استفاده می‌کند. این نوسان ساز معمولاً برای زمان‌بندی و ایجاد سیگنال ساعت در مدارهای مجتمع استفاده می‌شود.
حتما روی برد های الکترونیکی این قطعه را دیده اید که ممکن اسيلاتور كريستالي اسيلاتور كريستالي است به یکی ازشکل های ارائه شده در این صفحه باشد، کار این قطعه تولید یک نوسان دقیق با شکل موج و دامنه تعریف شده می باشد که در اکثر مدارات الکترونیکی مثل تلویزیون ها، مادربردها، بردهای میکرو کنترل و غیره کاربرد دارد، در ساعت ها نیز یک کریستال بسیار کوچک قرار دارد که پالس زمان را تولید می کند و دقت ساعت بستگی به دقیق بودن این قطعه دارد.
این قطعه به ندرت دچار اشکال می گردد ولی در صورت اشکال داشتن این قطعه گاها اختلال بزرگی در مدار ایجاد می شود به عنوان مثال اگر نوسان ساز آی سی رنگ تلویزیون اشکال پیدا کند ، تصویر بهم ریخته و با رنگ های مختلط خواهیم داشت. روش ابتدایی تست آن به این صورت است که بیرون مدار اول به وسیله اهم متر مطمئن بشید که اتصال کوتاه نشده که کمتر پیش میاد ، بعد میتوانید مولتی مترتان را اگه رنج خازن داره با آن تست کنید که باید حدود 12 پیکو نشان بدهد. مدارات ساده ای هم برای تست کریستال هست ، برای تست دقیق می توان از اسیلسکوپ دیجیتال بهره برد که فرکانس ساخته شده را با فرکانس حک شده روی بدنه کریستال مقایسه نمود. در ضمن به کریستال ضربه وارد نشود ممکن است آسیب ببیند.
لحیم کاری بی جی آیآشنایی با لحیم کاری یا تعویض قطعاتی مثل چیپ و سی ی پی یو که پایه هایشان در دسترس نیست (BGA) و با تکنیک خاص قابل انجام است
لحیم کاری اس ام دیآشنایی با روش لحیم کاری قطعات اس ام دی که بعضی از آنها به سادگی قابل انجام است (SMD) و بعضی به ظرافت و دقت زیاد نیاز دارد
لحیم کاری سادهآشنایی با روش لحیم کاری قطعاتی که پایه های آنها به راحتی در دسترس است (DIP) و تعویض و لحیم کاری آنها به راحتی انجام می شود
کریستال الکترونیکی
تولید سیگنال الکتریکی بسیار دقیق با فرکانس خاص توسط قطعه‌ای الکترونیکی 2 پایه به نام کریستال تولید می‌شود. در واقع این قطعه در مدار اسیلاتور، برای تولید نوسانات مورد استفاده قرار می‌گیرد. اصولا کریستال الکترونیکی با فرکانسشان شناخته می‌شوند. به این معنا که با قرار دادن یک کریستال در مدار اسیلاتور، فرکانس خاص آن کریستال تولید خواهد شد. به این قطعه که نوسان‌ساز کریستال (CRYSTAL OSCILLATOR) گفته می‌شود، نوسان‌ساز الکتریکی می‌باشد که از قانون تشدید و اثر فشار برقی در اسیلاتور کوارتز مورد استفاده قرار می‌گیرد.
در واقع در بحث میکروکنترلر‌ها و مدارات دو نوع اسیلاتور کریستالی وجود دارد:
- داخلی: حلقه قفل فاز اسيلاتور كريستالي به عنوان ضرب کننده فرکانسی (از یک مدار که دارای خازن و مقاومت می‌باشد)
- خارجی: کریستال (CRYSTAL)
کابرد نوسان سازهای کریستالی در مدارهای مجتمع می‌توان به این دلیل اشاره کرد:
- در زمان‌بندي و توليد سيگنال ساعت، از كاربردهاي ديگر اين قطعه استفاده در مدار براي توليد فركانس بالاتر است.
- به طور مثال براي بالا بردن فركانس كار مدار از ميكرو‌هاي AVR، در كنار مدار يك كريستال قرار مي‌گيرد.
در واقع كريستال اسيلاتورها ابزار‌های هوشمندی می‌باشند که شامل یک اسیلاتور کوارتز و یک مدار برای تولید یک سیگنال استاندارد کلاک دیجیتال اسيلاتور كريستالي هستند.
به کمک اسیلاتور پایداری و دقت کریستال از طرف خازن‌های بار، طراحی دقیق PCB و… افزایش پیدا می‌کند.
در عمل نیازی به بستن یک مدار به همراه اسیلاتور کوارتز نیست. زیرا المان‌ها در بازار ایران به وفور وجود دارند که معروف به کریستال اسیلاتور هستند و دارای چهار پایه برای تغذیه و گرفتن خروجی اسیلاتور می‌باشند.
این ماژول‌ها در واقع مدار کامل کریستال اسیلاتور شامل کریستال کوراتز می‌باشند. که میزان خطای فرکانسی این اسیلاتورها ۰٫۰۰۲% است.
اسیلاتور کنترل شده با ولتاژ
اسیلاتور کنترل شده با ولتاژ (به اختصار VCO) یک اسیلاتور الکترونیکی است که برای کنترل فرکانس نوسان با ولتاژ، طراحی شده است. در VCO، فرکانس نوسان متناسب با ولتاژ ورودی، تغییر می کند.
K o > بهرهٔ اسیلاتور است و بر حسب هرتز بر ولت محاسبه می شود.
f t u n i n g ( t ) (t)> نشان دهندهٔ بسامد سیگنال خروجی است.
θ o u t ( t ) (t)> نشان دهندهٔ فاز سیگنال خروجی است.
v i n ( t ) (t)> ولتاژ ورودی به VCO. گاهی با v t u n e ( t ) (t)> نمایش داده می شود.
از VCO برای ساختن حلقۀ قفل شدۀ فاز (PLL)، یا تولید مدولاسیون فرکانس (FM) استفاده می شود.
در فرکانس های بالا، عنصر کنترل شونده با ولتاژ، عموماً دیود واراکتور است که به قسمتی از مدار تانک اسیلاتور LC، متصل است .در فرکانس های پایین، دیگر روش های تغییر فرکانس همچون تغییر سرعت شارژ خازن، یعنی منبع جریان کنترل شونده با ولتاژ، استفاده می شود .
یک اسیلاتور کریستالی کنترل شونده با ولتاژ (VCXO) زمانی استفاده می شود که، فرکانس کار به مقدار تنظیمات نسبی کوچک (مقدار دقیق فرکانس یا فاز اسیلاتور بسیار حیاتی باشد) یا با اعمال یک ولتاژ متغیر در ورودی کنترلی اسیلاتور، می خواهیم، تداخلات رادیو فرکانسی را بر روی یک رنج فرکانسی برای رفع ایراد، حذف کنیم .
اسيلاتور كريستالي
يك اسيلاتور كريستالي مداري الكترونيكي است كه از رزونانس مكانيكي يك كريستال در حال لرزش پيزوالكتريكي بهره مي برد تا سيگنال الكتريكي با فركانس بسيار دقيقي بوجود آورد. اين فركانس معمولا براي داشتن حسي از زمان (مانند در ساعت هاي مچي كوارتز) استفاده مي شود تا سيگنال ساعتي پايدار براي مدارت مجتمع ديجيتال فراهم كند و نيز فركانس ها را در فرستنده هاي راديويي پايدار (Stable) كند.
استفاده از تقويت كننده و فيدبك فرم دقيقي از يك اسيلاتور الكترونيكي است. به كريستال استفاده شده در آن برخي مواقع "كريستال زمان سنجي (timing crystal)" گفته مي شود. در دياگرام هاي شماتيكي، گاهي كريستال را با XTAL نمايش مي دهند.
يك كريستال 4MHz كوچك كوارتز كه داخل پكيج هم اندازه ي خود (HC-49/US) واقع شده است
يك كريستال جامدي است كه در آن اجزاي تشكيل دهنده، اتم ها، مولكول ها، يا يون ها در يك ترتيب منظمي بسته بندي شده اند و الگوي تكراري خود را در هر سه بعد فضايي گسترش مي دهند.
تقريبا هر چيزي كه از مواد الاستيك ساخته شده مي تواند مانند كريستال مورد استفاده قرار گيرد، با ترنسديوسرهاي (مبدل ها) متناسب، زيرا تمامي اجسام داراي فركانس رزونانس طبيعي لرزش هستند. براي مثال، فولاد الستيسيته بالايي دارد و سرعت صوت در آن بالاست. اين اغلب در فيلترهاي مكانيكي، قبل از كوارتز، استفاده مي شد. فركانس رزونانس به اندازه، شكل، الاستيسيته و سرعت صوت در آن ماده بستگي دارد. كريستال هاي فركانس بالا معمولا به شكل صفحه مستطيلي ساده اي بريده مي شوند. كريستال هاي فركانس پايين، مثل آن هايي كه در ساعت هاي ديجيتالي استفاده مي شود، به شكل يك دياپازون (tuning fork) بريده مي شوند. براي كاربردهايي كه زمان سنجي بسيار دقيقي نمي خواهند از يك رزونانس كننده سراميكي ارزان به جاي كريستال كوارتز استفاده مي شود.
وقتي كه يك كريستال كوارتز به طور صحيح بريده و سوار شد، مي توانيم با قرار دادن آن در يك ميدان الكتريكي (اعمال ولتاژ به الكترودي نزديك يا روي كريستال) باعث خم شدن آن شويم. اين ويژگي به نام پيزوالكتريك بودن (piezoelectricity) معروف است. وقتي ميدان برداشته شود، كوارتز با بازگشت به شكل اوليه اش يك ميدان الكتريكي توليد مي كند كه اين مي تواند يك ولتاژ توليد كند. اين رفتار كريستال كوارتز شبيه مداري متشكل از يك سلف، خازن و مقاومت (RLC Circuit) با فركانس رزونانسي دقيق است.
كوارتز مزيت ديگري نيز دارد و آن كم بودن تغييرات اندازه آن با تغييرات دما است. لذا فركانس رزونانس صفحه ي مان كه به اندازه ي آن وابسته است، تغيير چنداني نمي كند. اين يعني كه ساعت كوارتز، فيلتر يا اسيلاتر دقيق خواهد ماند. براي كاربردهاي حساس اسيلاتور كوارتز در ظرفي كه دماي آن كنترل شده است (به نام اجاق كريستال crystal oven) سوار مي شود، و همچنين مي تواند روي جذب كننده هاي ضربه shock absorbers ، كه براي جلوگيري از اختلال هايي كه ناشي از لرزش هاي مكانيكي خارجي است، قرار بگيرد.
كريستال هاي كوارتز زمان سنجي براي فركانس هاي از ده ها كيلوهرتز تا ده ها مگاهرتز ساخته مي شوند. سالانه بيشتر از دو ميليارد (2×109) كريستال توليد مي شود. اكثر آن اسيلاتور كريستالي ها براي استفاده در ساعت هاي مچي، ساعت ها، و مدارات الكترونيكي هستند. هر چند، كريستال كوارتز داخل ابزارهاي تست و اندازه گيري مثل شمارنده ها، سيگنال ژنراتورها و اسيلوسكوپ ها نيز پيدا مي شود.
مدار اسيلاتور كريستالي نوسان را با گرفتن سيگنال ولتاژي از رزونانس كننده ي كوارتز، تقويت آن و فيدبك كردن آن به رزونانس كننده، نگه مي دارد. سرعت خم و راست شدن كوارتز فركانس رزونانس است و توسط برش اندازه كريستال تعيين مي شود.
يك كريستال معمول زمان سنجي از دو صفحه ي رسانا با يك برش (slice) يا دياپازوني از كريستال كوارتز كه بين آنها ساندويچ شده تشكيل شده است. هنگام راه اندازي به مدار حول كريستال سيگنال نويز اتفاقي ac اعمال مي شود و كاملا بسته شانس كسر اندكي از آن در فركانس رزونانس كريستال خواهد بود. بنابراين كريستال شروع به نوسان كردن همگام با آن سيگنال مي كند. اسيلاتور سيگنال خروجي از كريستال را تقويت مي كند و اسيلاتور كريستالي لذا فركانس كريستال محكم تر مي شود و سرانجام خروجي غالب اسيلاتور را شامل مي شود. فركانس طبيعي در مدار و در كريستال كوارتز تمام فركانس هاي ناخواسته را فيلتر مي كند.
يكي از مهمترين خصوصيات اسيلاتورهاي كريستالي كوارتز اين است كه نويز در فاز بسيار كمي نشان مي دهند. به زباني ديگر سيگنال توليدي آن ها يك تون خالص (pure tone) است. اين آن ها را در مخابرات پر كاربرد مي كند، جايي كه سيگنال هاي پايدار مورد نياز هستند. و همچنين در وسايل علمي كه مرجع دقيق زماني مورد نياز است.
فركانس خروجي يك اسيلاتور كوارتز يا فركانس اصلي رزونانس آن يا يك ضريبي از فركانس رزونانس آن به نام فركانس اور تون (overtone) است.
Q (ضريب كيفيت) معمول براي يك اسيلاتور كوارتز بين 10^4 تا 10^6 تغيير مي كند. Q ماكزيمم براي يك اسيلاتور كوارتز بسيار پايدار مي تواند به اينگونه تقريب زده شود كه f فركانس رزونانس به MHz است: Q = 1.6 × 107/f
تغييرات محيطي دما، رطوبت، فشار و لرزش مي تواند فركانس رزونانس يك كريستال كوارتز را تغيير دهد اما طراحي هاي گوناگوني وجود دارند كه اين اثرهاي محيطي را كاهش مي دهند. اين ها شامل TCXO، MCXO و OCXO هستند مه در يادداشت توضيح داده شده اند. اين طرح ها (به ويژه OCXO) وسايلي با پايداري كوتاه مدت عالي ايجاد مي كنند. محدوديت هايي كه در پايداري كوتاه مدت وجود دارد عمدتا به دليل نويز اجزاي الكترونيكي در مدار اسيلاتور است. پايداري بلند مدت با پيري كريستال محدود مي شود.
به دليل پيري و فاكتورهاي محيطي چون دما و لرزش، نگه داشتن فركانس آنها درون يك از 10^-10 فركانس نامي آن ها، حتي براي بهترين اسيلاتورهاي كوارتز، بدون تنظيم مستمر بسيار سخت خواهد بود. به همين علت اسيلاتورهاي اتمي (atomic oscillators) براي كاربردهايي كه نياز به پايداري و دقت بهتري دارند استفاده مي شوند.
اگر چه كريستال ها مي توانند براي هر فركانس رزونانسي ساخته شوند، به دليل محدوديت هاي فني، در عمل مهندسان مدار اسيلاتور كريستالي در حوالي فركانس هاي استاندارد كمي طراحي مي كنند مانند 10MHz، 20MHz و 40MHz. استفاده از مدار هاي مقسم فركانس، چند برابر كننده ي فركانس و phase locked loop براي سنتز كردن (ساختن) هر فركانس دلخواه از فركانس مرجع امكان پذير است.
مراقب باشيد و تنها از اسيلاتور كريستالي يك اسيلاتور كريستالي در طراحي مدارات خود استفاده كنيد تا از وقوع نمونه هاي ظريفي از خطاهاي خودپايداري در الكترونيك (metastability in electronics) جلوگيري كنيد. اگر اين ممكن نيست تعداد كريستال اسيلاتورهاي مجزا (PLLها) و دامنه هاي ساعتي متحد با آن هاي بايستي به شدت كم شوند با تكنيك هايي چون نصف كردن كلاك (Clock) موجود به جاي استفاده از يك منبع جديد كريستالي. هر منبع مجزاي كريستالي بايد دقيقا توجيه شود زيرا هر كدام حالت هاي خطاي محتمل غير قابل رفعي را به علت برهم كنش چند كريستالي در وسيله، ايجاد مي كنند .
دیدگاه شما