💡 کریستال الکترونیکی
کریستال یک قطعه‌ی الکترونیکی ۲ پایه می‌باشد که یک سیگنال الکتریکی بسیار دقیق با فرکانس خاص (مثلا فرکانس ۱۶MHz) را تولید می‌کند.
به عبارت دیگر کریستال در مدار اسیلاتور، به منظور تولید نوسانات بکار گرفته می‌شود. کریستال‌ها با فرکانس شان شناخته می‌شوند. به این معنا که با قرار دادن یک کریستال در مدار اسیلاتور، فرکانس خاص آن کریستال تولید می‌شود. به این قطعه که نوسان‌ساز کریستال (Crystal oscillator) نیز می‌گویند، نوعی نوسان‌ساز الکتریکی است که از قانون تشدید و اثر فشاربرقی در کریستال کوارتز استفاده می‌کند.
بطور کلی در بحث میکروکنترلر‌ها و مدارات دو نوع اسیلاتور کریستالی داریم:
۱-داخلی:
– معمولاً از یک مدار شامل خازن و مقاومت تشکیل شده
– حلقه قفل فاز به عنوان ضرب کننده فرکانسی
۲-خارجی:
– کریستال (Crystal)
کریستال الکترونیکی
نوسان ساز کریستالی معمولاً برای زمان‌بندی و ایجاد سیگنال ساعت در مدار‌های مجتمع استفاده می‌شود. کاربرد دیگر این قطعه زمانی می‌باشد که در یک مدار نیاز به تولید فرکانس بالاتری باشد. به طور مثال در بسیاری از میکرو‌های avr، در کنار مدار یک کریستال (معمولا ۱۶ مگاهرتز) نیز قرار می‌دهند تا فرکانس کار مدار را بالا ببرند.
به عبارت دیگر کریستال اسیلاتور‌ها ابزار‌های هوشمندی هستند که از یک کریستال کوارتز و یک مدار برای تولید یک سیگنال استاندارد کلاک دیجیتال تشکیل شده‌اند؛ بنابراین با این اسیلاتور شما به پایداری و دقت کریستال بدون نگرانی از جانب خازن‌های بار، طراحی دقیق PCB و… دست پیدا می‌کنید. در عمل در بسیاری از موارد نیازی نیست که یک مدار را به همراه کریستال کوارتز ببندید بلکه المان‌هایی که البته در بازار ایران هم به وفور یافت می‌شود وجود دارد که معروف به کریستال اسیلاتور اند و دارای چهار پایه برای تغذیه و گرفتن خروجی اسیلاتور اند. این ماژول‌ها در اصل مدار کامل کریستال اسیلاتور شامل کریستال کوارتز هستند. میزان خطای فرکانسی این اسیلاتور‌ها ۰٫۰۰۲% است.
نحوه‌ی کارکرد داخلی اسیلاتور:
مدار اسیلاتور کریستالی نوسان را با گرفتن سیگنال ولتاژی از رزونانس کننده‌ی کوارتز، تقویت آن و فیدبک کردن آن به رزونانس کننده، نگه می‌دارد. سرعت خم و راست شدن کوارتز فرکانس رزونانس است و توسط برش اندازه کریستال تعیین می‌شود.
طراحی و ساخت کریستال ها:
کریستال‌های فرکانس بالا معمولا به شکل صفحه مستطیلی ساده‌ای بریده می‌شوند. کریستال‌های فرکانس پایین، مثل آن‌هایی که در ساعت‌های دیجیتالی استفاده می‌شود، به شکل یک دیاپازون (tuning fork) بریده می‌شوند.
کریستال‌های کوارتز زمان سنجی برای فرکانس‌های از ده‌ها کیلوهرتز تا ده‌ها مگاهرتز ساخته می‌شوند. سالانه بیشتر از دو میلیارد کریستال تولید می‌شود. اکثر آن‌ها برای استفاده در ساعت‌های مچی، ساعت ها، و مدارات الکترونیکی هستند. هر چند، کریستال کوارتز داخل ابزار‌های تست و اندازه گیری مثل شمارنده ها، سیگنال ژنراتور‌ها و اسیلوسکوپ‌ها نیز پیدا می‌شود.
همچنین از کریستال‌ها برای ساخت مدارات فرستنده با ثبات در صنعت مخابرات استفاده می‌کنند، چون که تغییرات دما بر فرکانس کاری کریستال تاثیر آنچنانی نداشته و می‌توان با آن اسیلاتور‌هایی ساخت که با ثبات‌تر بوده و تغییر ناپذیر با دما باشند.
