குவார்ட்ஸ் படிக ஆஸிலேட்டர்

எங்கள் முந்தைய ஆர்.சி கட்ட ஷிப்ட் ஆஸிலேட்டர் மற்றும் வெய்ன் பிரிட்ஜ் ஆஸிலேட்டர் டுடோரியல்களில், ஒரு ஆஸிலேட்டர் என்றால் என்ன என்பது குறித்த நியாயமான யோசனை நமக்குக் கிடைக்கிறது. ஒரு ஆஸிலேட்டர் என்பது ஒரு இயந்திர அல்லது மின்னணு கட்டுமானமாகும், இது சில மாறிகளைப் பொறுத்து ஊசலாட்டத்தை உருவாக்குகிறது. ஒரு சரியான நல்ல அலையியற்றி நிலையான அதிர்வெண் தயாரிக்கிறது.

ஆர்.சி (மின்தடை-மின்தேக்கி) அல்லது ஆர்.எல்.சி (மின்தடை-தூண்டல்-மின்தேக்கி) ஊசலாட்டங்களைப் பொறுத்தவரை, நிலையான மற்றும் துல்லியமான ஊசலாட்டங்கள் தேவைப்படும் இடங்களில் அவை நல்ல தேர்வாக இருக்காது. வெப்பநிலை மாற்றங்கள் சுமை மற்றும் மின்சாரம் வழங்கும் வரியை பாதிக்கின்றன, இது ஆஸிலேட்டர் சுற்றுகளின் நிலைத்தன்மையை பாதிக்கிறது. ஆர்.சி மற்றும் ஆர்.எல்.சி சுற்று விஷயத்தில் நிலைத்தன்மையை ஒரு குறிப்பிட்ட நிலைக்கு மேம்படுத்தலாம், ஆனால் குறிப்பிட்ட சந்தர்ப்பங்களில் முன்னேற்றம் போதுமானதாக இல்லை.

இத்தகைய சூழ்நிலையில், குவார்ட்ஸ் கிரிஸ்டல் பயன்படுத்தப்படுகிறது. குவார்ட்ஸ் என்பது சிலிக்கான் மற்றும் ஆக்ஸிஜன் அணுக்களால் ஆன கனிமமாகும். குவார்ட்ஸ் படிகத்திற்கு ஒரு மின்னழுத்த மூலத்தைப் பயன்படுத்தும்போது இது வினைபுரிகிறது. இது பைசோ-மின்சார விளைவு என அடையாளம் காணப்பட்ட ஒரு பண்புகளை உருவாக்குகிறது. மின்னழுத்த மூலத்தை அதன் குறுக்கே பயன்படுத்தும்போது, அது வடிவத்தை மாற்றி இயந்திர சக்திகளை உருவாக்கும், மேலும் இயந்திர சக்திகள் மீண்டும் திரும்பி, மின் கட்டணத்தை உருவாக்கும்.

இது ஆற்றல் மின்சாரத்தை இயந்திரமாகவும் இயந்திரமயமாக்கலாக மின்சாரமாகவும் மாற்றும்போது அது மின்மாற்றிகள் என குறிப்பிடப்படுகிறது . இந்த மாற்றங்கள் மிகவும் நிலையான அதிர்வுகளை உருவாக்குகின்றன, மேலும் பைசோ-மின்சார விளைவு நிலையான அலைவுகளை உருவாக்குகிறது.

குவார்ட்ஸ் கிரிஸ்டல் மற்றும் அதன் சமமான சுற்று

இது கிரிஸ்டல் ஆஸிலேட்டரின் சின்னம். குவார்ட்ஸ் படிகமானது மெல்லிய துண்டு குவார்ட்ஸ் செதிலிலிருந்து இறுக்கமாக பொருத்தப்பட்டு இரண்டு இணையான உலோகமயமாக்கப்பட்ட மேற்பரப்புகளுக்கு இடையில் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது. உலோகமயமாக்கப்பட்ட மேற்பரப்புகள் மின் இணைப்புகளுக்காக உருவாக்கப்படுகின்றன, மேலும் குவார்ட்ஸ் உடல் அளவு மற்றும் அடர்த்தி ஆகியவை தடிமன் இறுக்கமாகக் கட்டுப்படுத்தப்படுவதால் வடிவம் மற்றும் அளவு மாற்றங்கள் அலைவு அதிர்வெண்ணில் நேரடியாக பாதிக்கப்படுகின்றன. அது வடிவமைக்கப்பட்டு கட்டுப்படுத்தப்பட்டவுடன், உற்பத்தி செய்யப்படும் அதிர்வெண் சரி செய்யப்பட்டது, அடிப்படை அதிர்வெண்ணை மற்ற அதிர்வெண்களாக மாற்ற முடியாது. குறிப்பிட்ட படிகத்திற்கான இந்த குறிப்பிட்ட அதிர்வெண் சிறப்பியல்பு அதிர்வெண் என்று அழைக்கப்படுகிறது.

மேல் படத்தில், இடது சுற்று குவார்ட்ஸ் கிரிஸ்டலின் சமமான சுற்றுவட்டத்தைக் குறிக்கிறது, இது வலது பக்கத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளது. நாம் பார்க்க முடியும் என, 4 செயலற்ற கூறுகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, இரண்டு மின்தேக்கி சி 1 மற்றும் சி 2 மற்றும் ஒரு இண்டக்டர் எல் 1, மின்தடை ஆர் 1. சி 1, எல் 1, ஆர் 1 தொடரில் இணைக்கப்பட்டுள்ளது மற்றும் சி 2 இணையாக இணைக்கப்பட்டுள்ளது.

ஒரு மின்தேக்கி, ஒரு மின்தடை மற்றும் ஒரு தூண்டியைக் கொண்ட தொடர் சுற்று, கிரிஸ்டல் மற்றும் இணையான மின்தேக்கியின் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட நடத்தை மற்றும் நிலையான செயல்பாடுகளைக் குறிக்கிறது, சி 2 சுற்று அல்லது அதற்கு சமமான படிகத்தின் இணையான கொள்ளளவைக் குறிக்கிறது.

இயக்க அதிர்வெண்ணில் சி 1 தூண்டல் எல் 1 உடன் ஒத்திருக்கிறது. இந்த இயக்க அதிர்வெண் படிக தொடர் அதிர்வெண் (fs) என குறிப்பிடப்படுகிறது. இந்த தொடர் அதிர்வெண் காரணமாக இணையான அதிர்வுடன் அங்கீகரிக்கப்பட்ட இரண்டாம் நிலை அதிர்வெண் புள்ளி. எல் 1 மற்றும் சி 1 ஆகியவை இணையான மின்தேக்கி சி 2 உடன் எதிரொலிக்கின்றன. இணையான மின்தேக்கி சி 2 பெரும்பாலும் சி 0 இன் பெயராக விவரிக்கப்படுகிறது மற்றும் குவார்ட்ஸ் கிரிஸ்டலின் ஷன்ட் கொள்ளளவு என்று அழைக்கப்படுகிறது.

அதிர்வெண்ணுக்கு எதிரான படிக வெளியீட்டு மின்மறுப்பு

இரண்டு மின்தேக்கிகளில் எதிர்வினை சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தினால், தொடர் மின்தேக்கி சி 1 க்கு, கொள்ளளவு எதிர்வினை பின்வருமாறு: -

X _C1 = 1 / 2πfC ₁

எங்கே, தொடர் கொள்ளளவின் எஃப் = அதிர்வெண் மற்றும் சி 1 = மதிப்பு.

இணை மின்தேக்கியிற்கும் அதே சூத்திரம் பொருந்தும், இணை மின்தேக்கியின் கொள்ளளவு எதிர்வினை பின்வருமாறு: -

X _C2 = 1 / 2πfC ₂

வெளியீட்டு மின்மறுப்பு மற்றும் அதிர்வெண் ஆகியவற்றுக்கு இடையிலான உறவு வரைபடத்தைக் கண்டால், மின்மறுப்பின் மாற்றங்களைக் காண்போம்.

மேல் படத்தில் நாம் படிக ஆஸிலேட்டரின் மின்மறுப்பு வளைவைக் காண்கிறோம், மேலும் அதிர்வெண் மாறும்போது இந்த சாய்வு எவ்வாறு மாறுகிறது என்பதையும் காண்கிறோம். இரண்டு புள்ளிகள் உள்ளன, ஒன்று தொடர் அதிர்வு அதிர்வெண் புள்ளி, மற்றொன்று இணையான அதிர்வு அதிர்வெண் புள்ளி.

மணிக்கு தொடர் அதிர்வுகள் அதிர்வெண் புள்ளி மின்மறுப்பு ஆனார் உள்ளது குறைந்தபட்ச. தொடர் மின்தேக்கி சி 1 மற்றும் தொடர் இன்டக்டர் எல் 1 தொடர் மின்தேக்கத்தை உருவாக்குகின்றன, இது தொடர் மின்தடையத்திற்கு சமம்.

எனவே, இந்த தொடரின் அதிர்வு அதிர்வெண் புள்ளியில், பின்வரும் விஷயங்கள் நடக்கும்: -

மற்ற அதிர்வெண் காலங்களுடன் ஒப்பிடும்போது மின்மறுப்பு குறைந்தபட்சம்.
மின்மறுப்பு தொடர் மின்தடைக்கு சமம்.
இந்த புள்ளியின் கீழே படிக ஒரு கொள்ளளவு வடிவமாக செயல்படுகிறது.

அடுத்து அதிர்வெண் மாற்றப்பட்டு, சாய்வு மெதுவாக இணையான அதிர்வு அதிர்வெண்ணில் அதிகபட்ச புள்ளியாக அதிகரிக்கும், இந்த நேரத்தில், இணையான அதிர்வு அதிர்வெண் புள்ளியை அடைவதற்கு முன்பு படிக ஒரு தொடர் தூண்டியாக செயல்படுகிறது.

இணையான அதிர்வெண் புள்ளியை அடைந்த பிறகு மின்மறுப்பு சாய்வு அதிகபட்ச மதிப்பை அடைகிறது. இணை மின்தேக்கி சி 2 மற்றும் சீரிஸ் இண்டக்டர் எல்சி டேங்க் சுற்றுகளை உருவாக்குகின்றன, இதனால் வெளியீட்டு மின்மறுப்பு அதிகமாகியது.

படிகமானது தூண்டியாகவோ அல்லது தொடர் மற்றும் இணையான அதிர்வுகளில் ஒரு மின்தேக்கியைப் போலவோ செயல்படுகிறது. கிரிஸ்டல் இந்த இரண்டு அதிர்வு அதிர்வெண்களிலும் செயல்பட முடியும், ஆனால் ஒரே நேரத்தில் அல்ல. செயல்பட எந்தவொரு குறிப்பிட்ட ஒன்றிலும் இது இசைவாக இருக்க வேண்டும்.

அதிர்வெண்ணுக்கு எதிரான படிக எதிர்வினை

சுற்று தொடர் மறுப்பு இந்த சூத்திரத்தை பயன்படுத்தி அளவிட முடியும்: -

X _S = R2 + (XL ₁ - XC ₁) ²

எங்கே, ஆர் என்பது எதிர்ப்பின் மதிப்பு

எக்ஸ்எல் 1 என்பது சுற்றுக்கான தொடர் தூண்டல் ஆகும்

Xc1 என்பது சுற்றுக்கான தொடர் கொள்ளளவு.

சுற்றுக்கு இணையான கொள்ளளவு எதிர்வினை இருக்கும்: -

X _CP = -1 / 2πfCp

சுற்றுக்கு இணையான எதிர்வினை: -

Xp = Xs * Xcp / Xs + Xcp

நாம் வரைபடத்தைப் பார்த்தால் இது இப்படி இருக்கும்: -

தொடர் அதிர்வுகளின் புள்ளியில் தொடர் எதிர்வினை சி 1 க்கு நேர்மாறான விகிதாசாரமாக இருப்பதை மேல் வரைபடத்தில் நாம் காண முடியும், எஃப்எஸ் முதல் எஃப்.பி வரை படிக செயல்பாட்டைத் தூண்டக்கூடியதாக இருப்பதால், இந்த கட்டத்தில், இரண்டு இணையான கொள்ளளவு மிகக் குறைவு.

மறுபுறம், அதிர்வெண் fs மற்றும் fp புள்ளிகளுக்கு வெளியே இருக்கும்போது படிக கொள்ளளவு வடிவத்தில் இருக்கும்.

இந்த இரண்டு சூத்திரங்களைப் பயன்படுத்தி தொடர் அதிர்வு அதிர்வெண் மற்றும் இணை ஒத்ததிர்வு அதிர்வெண் ஆகியவற்றைக் கணக்கிடலாம் -

குவார்ட்ஸ் படிகத்திற்கான கே காரணி:

Q என்பது தரத்தின் குறுகிய வடிவம். இது குவார்ட்ஸ் படிக அதிர்வுக்கான ஒரு முக்கிய அம்சமாகும். இந்த Q காரணி கிரிஸ்டலின் அதிர்வெண் நிலைத்தன்மையை தீர்மானிக்கிறது. பொதுவாக, ஒரு படிகத்தின் Q காரணி 20, 000 முதல் 100,000 க்கும் அதிகமாக இருக்கும். சில நேரங்களில், ஒரு படிகத்தின் Q காரணி 200,000 க்கும் அதிகமாக உள்ளது.

ஒரு படிகத்தின் Q காரணி பின்வரும் சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி கணக்கிட முடியும் -

Q = X _L / R = 2πfsL ₁ / R.

எங்கே, எக்ஸ் _எல் தூண்டல் எதிர்வினை மற்றும் ஆர் என்பது எதிர்ப்பு.

கணக்கீட்டுடன் குவார்ட்ஸ் கிரிஸ்டல் ஆஸிலேட்டர் எடுத்துக்காட்டு

பின்வரும் புள்ளிகள் கிடைக்கும்போது ஒரு குவார்ட்ஸ் படிகங்கள் தொடர் அதிர்வு அதிர்வெண், இணையான அதிர்வு அதிர்வெண் மற்றும் படிகத்தின் தர காரணி ஆகியவற்றைக் கணக்கிடுவோம்-

ஆர் 1 = 6.8 ஆர்

சி 1 = 0.09970 பி.எஃப்

எல் 1 = 3 எம்.எச்

மற்றும் சி 2 = 30 பி.எஃப்

படிகத்தின் தொடர் அதிர்வு அதிர்வெண் -

கிரிஸ்டலின் இணையான அதிர்வு அதிர்வெண், fp என்பது -

இப்போது, தொடர் அதிர்வு அதிர்வெண் 9.20 மெகா ஹெர்ட்ஸ் மற்றும் இணையான அதிர்வு அதிர்வெண் 9.23 மெகா ஹெர்ட்ஸ் என்பதை நாம் புரிந்து கொள்ளலாம்

இந்த படிகங்கலான கே காரணி பெருமிதத்- தையும் தாண்டி வேண்டும்

கோல்பிட்ஸ் கிரிஸ்டல் ஆஸிலேட்டர்

இருமுனை டிரான்சிஸ்டர் அல்லது பல்வேறு வகையான FET களைப் பயன்படுத்தி கட்டப்பட்ட கிரிஸ்டல் ஆஸிலேட்டர் சுற்று. மேல் படத்தில், ஒரு கோல்பிட்ஸ் ஆஸிலேட்டர் காட்டப்பட்டுள்ளது; கொள்ளளவு மின்னழுத்த பிரிப்பு பயன்படுத்தப்படுகிறது கருத்துக்களை. டிரான்சிஸ்டர் Q1 பொதுவான உமிழ்ப்பான் உள்ளமைவில் உள்ளது. மேல் சுற்றில் ஆர் 1 மற்றும் ஆர் 2 ஆகியவை டிரான்சிஸ்டரின் சார்புக்கு பயன்படுத்தப்படுகின்றன, மேலும் சி 1 பைபாஸ் மின்தேக்கியாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, இது ஆர்எஃப் சத்தங்களிலிருந்து அடித்தளத்தைப் பாதுகாக்கிறது.

இந்த உள்ளமைவில், சேகரிப்பாளரிடமிருந்து தரையில் உள்ள இணைப்பு காரணமாக படிகமானது ஒரு ஷண்டாக செயல்படும் . இது இணையான அதிர்வு உள்ளமைவில் உள்ளது. மின்தேக்கி சி 2 மற்றும் சி 3 கருத்துக்கு பயன்படுத்தப்படுகிறது. படிக Q2 இணையான அதிர்வு சுற்று என இணைக்கப்பட்டுள்ளது.

படிகத்தில் அதிக சக்தி சிதறலைத் தவிர்ப்பதற்காக இந்த உள்ளமைவில் வெளியீட்டு பெருக்கம் குறைவாக உள்ளது.

பியர்ஸ் கிரிஸ்டல் ஆஸிலேட்டர்

அங்கு டிரான்சிஸ்டர் ஒரு மாற்றப்படுகிறது பளிங்குநிலை அதிர்வலை பயன்படுத்தப்படும் மற்றொரு கட்டமைப்பு JFET எங்கே பெருக்கத்திற்காகப் JFET உள்ளது மிக அதிக உள்ளீடு மாறுமின் மறுப்பு போது படிக ஒரு மின்தேக்கி பயன்படுத்தி கேட் செல்லும் வடிகால் உள்ள இணைக்கப்பட்டுள்ளது.

மேல் படத்தில் ஒரு பியர்ஸ் கிரிஸ்டல் ஆஸிலேட்டர் சுற்று காட்டப்பட்டுள்ளது. இந்த ஆஸிலேட்டர் சுற்றுக்கு தேவையான கருத்துக்களை சி 4 வழங்குகிறது. இந்த கருத்து நேர்மறையான பின்னூட்டமாகும், இது அதிர்வு அதிர்வெண்ணில் 180 டிகிரி கட்ட மாற்றமாகும். ஆர் 3 பின்னூட்டத்தை கட்டுப்படுத்துகிறது மற்றும் படிக தேவையான ஊசலாட்டத்தை வழங்குகிறது.

பியர்ஸ் படிக ஆஸிலேட்டருக்கு குறைந்தபட்ச கூறுகளின் எண்ணிக்கை தேவைப்படுகிறது, இதன் காரணமாக இடம் குறைவாக இருக்கும் இடத்தில் இது விரும்பத்தக்கது. டிஜிட்டல் கடிகாரம், டைமர்கள் மற்றும் பல்வேறு வகையான கடிகாரங்கள் பியர்ஸ் கிரிஸ்டல் ஆஸிலேட்டர் சர்க்யூட்டைப் பயன்படுத்துகின்றன. வெளியீட்டு சைன் அலை அலைவீச்சு உச்சநிலை முதல் உச்ச மதிப்பு வரை JFET மின்னழுத்த வரம்பால் வரையறுக்கப்படுகிறது.

CMOS ஆஸிலேட்டர்

CMOS இன்வெர்ட்டரைப் பயன்படுத்தி இணையான-ஒத்ததிர்வு படிக உள்ளமைவைப் பயன்படுத்தும் ஒரு அடிப்படை ஆஸிலேட்டரை உருவாக்க முடியும். தேவையான வீச்சுகளை அடைய CMOS இன்வெர்ட்டர் பயன்படுத்தப்படலாம். இது 4049, 40106 அல்லது டிரான்சிஸ்டர்-டிரான்சிஸ்டர் லாஜிக் (டி.டி.எல்) சிப் 74 எச்.சி 19 போன்ற ஷிமிட் தூண்டுதலைத் தலைகீழாகக் கொண்டுள்ளது.

மேல் படத்தில் 74HC19N இது தலைகீழ் உள்ளமைவில் ஷ்மிட் தூண்டுதலாக செயல்படுகிறது. படிக தொடர் அதிர்வு அதிர்வெண்ணில் தேவையான ஊசலாட்டத்தை வழங்கும். R1 என்பது CMOS க்கான பின்னூட்ட மின்தடையாகும் மற்றும் அதிக ஆதாய திறன்களுடன் உயர் Q காரணியை வழங்குகிறது. இரண்டாவது 74HC19N சுமைக்கு போதுமான வெளியீட்டை வழங்க பூஸ்டர் ஆகும்.

இன்வெர்ட்டர் 180 டிகிரி கட்ட மாற்ற வெளியீட்டில் இயங்குகிறது மற்றும் Q1, C2, C1 கூடுதல் 180 டிகிரி கட்ட மாற்றத்தை வழங்குகிறது. அலைவு செயல்பாட்டின் போது கட்ட மாற்றம் எப்போதும் 360 டிகிரியாக இருக்கும்.

இந்த CMOS படிக ஆஸிலேட்டர் சதுர அலை வெளியீட்டை வழங்குகிறது. CMOS இன்வெர்ட்டரின் மாறுதல் பண்புகளால் அதிகபட்ச வெளியீட்டு அதிர்வெண் சரி செய்யப்படுகிறது. மின்தேக்கிகள் மதிப்பு மற்றும் மின்தடை மதிப்பைப் பயன்படுத்தி வெளியீட்டு அதிர்வெண்ணை மாற்றலாம். சி 1 மற்றும் சி 2 மதிப்புகளில் ஒரே மாதிரியாக இருக்க வேண்டும்.

படிகங்களைப் பயன்படுத்தி நுண்செயலிக்கு கடிகாரத்தை வழங்குதல்

குவார்ட்ஸ் படிக ஆஸிலேட்டரின் பல்வேறு பயன்பாடுகளில் டிஜிட்டல் கடிகாரங்கள், டைமர்கள் போன்றவை இருப்பதால், நுண்செயலி மற்றும் சிபியுக்களில் நிலையான ஊசலாட்ட கடிகாரத்தை வழங்குவதற்கும் இது ஒரு பொருத்தமான தேர்வாகும்.

நுண்செயலி மற்றும் CPU க்கு செயல்பாட்டிற்கு நிலையான கடிகார உள்ளீடு தேவை. குவார்ட்ஸ் படிக இந்த நோக்கங்களுக்காக பரவலாக பயன்படுத்தப்படுகிறது. குவார்ட்ஸ் படிகமானது மற்ற ஆர்.சி அல்லது எல்.சி அல்லது ஆர்.எல்.சி ஆஸிலேட்டர்களுடன் ஒப்பிடும்போது அதிக துல்லியம் மற்றும் நிலைத்தன்மையை வழங்குகிறது.

பொதுவாக கடிகார அதிர்வெண் மைக்ரோகண்ட்ரோலருக்கு பயன்படுத்தப்படுகிறது அல்லது CPU KHz முதல் Mhz வரை இருக்கும். இந்த கடிகார அதிர்வெண் செயலி தரவை எவ்வளவு விரைவாக செயலாக்க முடியும் என்பதை தீர்மானிக்கிறது.

இந்த அதிர்வெண்ணை அடைய இரண்டு ஒரே மதிப்பு மின்தேக்கி நெட்வொர்க்குடன் பயன்படுத்தப்படும் தொடர் படிகமானது அந்தந்த MCU அல்லது CPU இன் ஆஸிலேட்டர் உள்ளீடு முழுவதும் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

இந்த படத்தில், இரண்டு மின்தேக்கியுடன் கூடிய ஒரு படிகமானது ஒரு பிணையத்தை உருவாக்கி, மைக்ரோகண்ட்ரோலர் யூனிட் அல்லது மத்திய செயலாக்க அலகு முழுவதும் OSC1 மற்றும் OSC2 உள்ளீட்டு முள் வழியாக இணைக்கப்பட்டுள்ளது. பொதுவாக அனைத்து மைக்ரோகண்ட்ரோலர் அல்லது செயலியும் இந்த இரண்டு முள் கொண்டிருக்கும். சில சந்தர்ப்பங்களில் இரண்டு வகையான ஓ.எஸ்.சி ஊசிகளும் கிடைக்கின்றன. ஒன்று கடிகாரத்தை உருவாக்குவதற்கான முதன்மை ஆஸிலேட்டருக்கும் மற்றொன்று இரண்டாம் நிலை கடிகார அதிர்வெண் தேவைப்படும் பிற இரண்டாம்நிலை படைப்புகளுக்கும் பயன்படுத்தப்படும் இரண்டாம் நிலை ஆஸிலேட்டருக்கும். மின்தேக்கி மதிப்பு 10pF முதல் 42 pF வரை இருக்கும், இடையில் 15pF, 22pF, 33pF எதுவும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.