قطعه الکترونیکی کریستال – آموزش الکترونیک

قطعه الکترونیکی کریستال چیست ؟

برای ایجاد یک سیگنال یا موج متناوب از مدارات اسیلاتور استفاده می شود. این موج با استفاده از

اسیلاتور RC و یا اسیلاتور کریستالی بدست میاد.در واقع اسیلاتور یک سیگنال DC  را از منبع تغذیه

DC گرفته و اونو به یک سیگنال AC و یا نوسانی تبدیل می کند.

این سیگنال نوسانی از شارژ و دشارژ خازن درست میشه و بسته به اندازه مقاومت و خازن به کار رفته

در اسیلاتور می توان زمان نوسان یا مقدار سیگنال رو کنترل کرد.

جنس کریستال ها از سیلیس است. سلیس به دو صورت کریستالی و غیر کریستالی یافت می شوند.

اساساً کریستال ها دو خاصیت مهم رو میتونن داشته باشن ؛ یکی خاصیت پیزو الکتریک و دیگری خاصیت پیرو الکتریک !

خاصیت پیزو الکتریک یعنی اینکه کانی کریستال تحت یک تنش یا فشار ، الکتریسیته تولید بکنه و یا برعکس ؛

تحت یک میدان الکتریکی ( الکتریسیته ) کرنش کرده و نوسان کنه.وظیفه اینها نگهداشتن فرکانس مدارهای

نوسانساز ، روی یک فرکانس خاص هستش پیرو الکتریک هم یعنی اینکه کانی کریستال ، تحت حرارت ،

الکتریسیته تولید بکنه که البته بعضی از کریستالها این خاصیت رو دارند.

شماتیک کریستال در مدارات الکترونیکی

فرکانس یک کریستال ب ظرافت جنس اون کریستال بستگی داره و هرچه کانی کریستال بیشتر باشه

باید کریستال ظریف تر هم باشه
معمولا کریستالهایی که ساخته میشن فرکانسشون بین ۴ تا ۴۰ مگاهرتز  هست و لزومی هم نداره

که فراتر از این محدوده ساخته بشه ؛ چون به واسطه مدارهای مقسم  و چند برابر کننده ، میتونیم

فرکانسشون رو  کم و زیاد کنیم ! (تغیر داده بشه)

قطعه الکترونیکی کریستال

کاربرد کریستال:

کریستال در تولید فرکانس خاص و دقیق در مدار و همچنین جاهایی ک نیاز به دقت بالایی دارن مثل کاربرد

در ساعت دیجیتالی(البته کریستال با فرکانس پایین) به کاربرده میشن و همچنین میتوان ازین قطعه در

ساخت مدارات فرستنده با ثبات در صنعت مخابرات استفاده کرد چون که تغییرات دما بر فرکانس کاری

کریستال تاثیر آنچنانی نداشته و میتوان با آن اسیلاتورهایی ساخت که با ثبات و تغییر ناپذیر با دما باشن.

مدار اسیلاتور:

دلیل استفاده از خازن توجه شود ک برای نویزگیری فرکانس تولید شده نیس بلکه بخاطر اینه که مدار

نوسان ساز داخل میکرو هست و تنها یک المان بعنوان کریستال هس که باید به این مدار از خارج

میکرو اضافه کرد تا بتونه فرکانس ایجاد کنه و کریستال ب تنهایی نمیتونه فرکانس تولید کنه و خازن

هم برا اینه که ولتاژ بر سر کریستال بیفته و مدار نوسان ساز تکمیل بشه.

کریستال مناسب برای مدار:

گفتن این نکته هم بهتره که نوع کریستال(فرکانس کریستال) و مقدار خازنی که در طرفین کریستال نصب میشه رو از روی دیتاشیت میکروکنترلر تعیین بشه.
بعبارتی از هر کریستالی با هر اندازه ی فرکانس تولیدی در مدار نمیتوان استفاده کرد زیرا انتخاب کریستال با توجه به حداکثر میزان فرکانس کاری مدار می باشد. برای مثال برای یک میکروکنترلر خانواده AVR نمی توان از کریستال های با فرکانس بیشتر از حداکثر فرکانس کاری میکرو که در دیتاشیت آن ذکر شده استفاده کرد.
علاوه بر آن برخی از میکرو های جدید به عنوان مثال میکروکنترلر های سری ARM7 که از معماری نوین Harward بهره میبرند دارای قسمت PLL هستند که فرکانس برخی از بخش های میکرو را چند برابر فرکانس اصلی ورودی میکند که به این نکته نیز باید دقت نمود.

تفاوت کریستال با اسیلاتور:

کریستال ها بخشی از مدار اسیلاتور هستند. وقتی شما کریستال به میکروکنترلر متصل می کنید در واقع مدار اسیلاتور داخلی میکروکنترلر را تکمیل می کنید و این اسیلاتور شروع به کار می کند و کلاک مورد نیاز میکرو تامین می شود.

قطعه الکترونیکی کریستال

کاربرد کریستال در AVR:

از این قطعه برای افزایش فرکانس کاری میکرو استفاده میشه،مثلا فرکانس داخلی atmega32حداکثر ۸MHZ هستش و برای اینکه بخواییم برنامه با سرعت ببشتر اجرا بشه باید ازین قطعه استفاده کنیم که البته به atmega32خداکثر  از کریستال ۱۶MHZ میشه استفاده کرد.

البته لازم به ذکره ک در مداراتی ک نیازی ب افزایش فرکانس میکرو نیس و فرکانس موردنظرمون جز رنج فرکانس داخلی میکرو باشه نیازی ب اضافه کردن کریستال نیس مگر اینکه بخاییم دما تاثیری بر مدار نداشته باشد یا مدارمون از دقت بالایی برخوردار باشه.

در میکروپروسسورها و میکروکنترلرها معمولا دو پایه وجود دارد به نام های OSC1 و OSC2  یا XTAL1  و XTAL2 که

کریستال رو به آن دو  پایه وصل می کنند.