المذبذب البلوري عبارة عن دائرة مذبذب إلكترونية تُستخدم للرنين الميكانيكي لبلورة تهتز من مادة كهرضغطية. سيخلق إشارة كهربائية بتردد معين. يستخدم هذا التردد بشكل شائع لتتبع الوقت ، على سبيل المثال ، تُستخدم ساعات المعصم في الدوائر الرقمية المتكاملة لتوفير إشارة ساعة ثابتة وتستخدم أيضًا لتثبيت الترددات لأجهزة الإرسال والاستقبال اللاسلكية. تستخدم بلورات الكوارتز بشكل أساسي في مذبذبات التردد الراديوي (RF). كريستال الكوارتز هو النوع الأكثر شيوعًا من مرنان كهرضغطية ، في دوائر المذبذب ، نستخدمها لذلك أصبحت تعرف باسم المذبذبات البلورية. يجب تصميم المذبذبات البلورية لتوفير سعة تحميل.
هناك أنواع مختلفة من المذبذب الدوائر الإلكترونية التي يتم استخدامها هي: مذبذبات خطية - مذبذب هارتلي ، مذبذب تحول الطور ، مذبذب ارمسترونغ ، مذبذب كلاب ، مذبذب Colpitts . مذبذبات الاسترخاء - مذبذب Royer ، مذبذب حلقي ، Multivibrator و مذبذب التحكم في الجهد (VCO). قريباً سنناقش بالتفصيل المذبذبات البلورية مثل العمل وتطبيقات المذبذب البلوري.
ما هي بلورة الكوارتز؟
تُظهر بلورة الكوارتز خاصية مهمة جدًا تُعرف باسم التأثير الكهرضغطية. عندما يتم تطبيق ضغط ميكانيكي عبر أوجه البلورة ، يظهر جهد يتناسب مع الضغط الميكانيكي عبر البلورة. يتسبب هذا الجهد في حدوث تشويه في البلورة. ستكون الكمية المشوهة متناسبة مع الجهد المطبق وأيضًا الجهد البديل المطبق على بلورة يتسبب في اهتزازها بترددها الطبيعي.
حلبة كريستال الكوارتز
الشكل أدناه يمثل رمز الكتروني من مرنان بلوري كهرضغطية وأيضًا بلورة كوارتز في مذبذب إلكتروني يتكون من المقاوم والمحث والمكثفات.
مخطط حلبة المذبذب البلوري
الشكل أعلاه عبارة عن مذبذب بلوري كوارتز جديد 20psc 16MHz وهو نوع من المذبذبات البلورية التي تعمل بتردد 16MHz.
مذبذب كرستالى
عموما، الترانزستورات ثنائية القطب أو FETs تستخدم في بناء دوائر مذبذب بلوري. هذا بسبب مكبر تشغيلي يمكن استخدام s في دارات مذبذب منخفضة التردد مختلفة أقل من 100 كيلو هرتز ولكنها تعمل مكبرات الصوت ليس لديك النطاق الترددي للعمل. ستكون مشكلة في الترددات الأعلى التي تتوافق مع البلورات التي تزيد عن 1 ميجا هرتز.
للتغلب على هذه المشكلة تم تصميم مذبذب الكريستال Colpitts. ستعمل بترددات أعلى. في هذا المذبذب ، دائرة خزان LC الذي يوفر التذبذبات المرتدة تم استبداله بكريستال كوارتز.
مخطط حلبة المذبذب البلوري
مذبذب بلوري يعمل
تعمل دارة المذبذب البلوري عادةً على مبدأ التأثير الكهروإجهادي العكسي. سينتج المجال الكهربائي المطبق تشوهًا ميكانيكيًا عبر بعض المواد. وبالتالي ، فإنه يستخدم الرنين الميكانيكي للبلورة المهتزة ، والذي يتكون من مادة كهرضغطية لتوليد إشارة كهربائية بتردد معين.
عادةً ما تكون مذبذبات بلورات الكوارتز مستقرة للغاية ، وتتكون من عامل جودة جيد (Q) ، وهي صغيرة الحجم ومرتبطة اقتصاديًا. ومن ثم ، فإن دارات مذبذب بلورات الكوارتز أكثر تفوقًا مقارنة بالرنانات الأخرى مثل دوائر LC ، وشوكات ضبط. عموما في المعالجات الدقيقة وأجهزة التحكم الدقيقة نحن نستخدم مذبذب بلوري 8 ميجا هرتز.
أي ما يعادل دائرة كهربائية يصف أيضًا العمل البلوري للبلورة. ما عليك سوى إلقاء نظرة على مخطط الدائرة الكهربائية المكافئ الموضح أعلاه. المكونات الأساسية المستخدمة في الدائرة ، الحث تمثل L الكتلة البلورية ، وتمثل السعة C2 الامتثال ، وتستخدم C1 للتمثيل السعة التي تشكلت بسبب الصب الميكانيكي للكريستال ، مقاومة يمثل R الاحتكاك الداخلي للهيكل البلوري ، ويتكون مخطط دائرة مذبذب بلوري الكوارتز من رنينين مثل الرنين المتسلسل والرنين المتوازي ، أي ترددان طنين.
مذبذب بلوري يعمل
يحدث الرنين المتسلسل عندما تكون المفاعلة الناتجة عن السعة C1 مساوية ومعاكسة للمفاعلة الناتجة عن المحاثة L. تمثل fr و fp ترددات طنين متسلسلة ومتوازية على التوالي ، ويمكن تحديد قيم 'fr' و 'fp' باستخدام المعادلات التالية موضحة في الشكل أدناه.
يصف الرسم البياني أعلاه دائرة مكافئة ، رسم بياني لتردد الرنين ، معادلات لترددات الرنين.
استخدامات الكريستال المذبذب
بشكل عام ، نعلم أنه في تصميم المعالجات الدقيقة والميكروكونترولر ، يتم استخدام مذبذبات الكريستال من أجل توفير إشارات الساعة. على سبيل المثال ، دعونا نفكر 8051 ميكروكنترولر ، في وحدة التحكم هذه ، ستعمل دائرة مذبذب بلوري خارجي مع 12 ميجاهرتز وهو أمر ضروري ، على الرغم من أن هذا المتحكم 8051 (بناءً على الطراز) قادر على العمل عند 40 ميجاهرتز (كحد أقصى) يجب أن يوفر 12 ميجاهرتز في معظم الحالات بسبب تتطلب دورة الماكينة 8051 12 دورة ساعة ، وذلك لإعطاء معدل دورة فعال عند 1 ميجا هرتز (أخذ ساعة 12 ميجا هرتز) إلى 3.33 ميجا هرتز (أخذ أقصى ساعة 40 ميجا هرتز). يستخدم هذا المذبذب البلوري الخاص الذي لديه معدل دورة من 1 ميجاهرتز إلى 3.33 ميجاهرتز لتوليد نبضات على مدار الساعة مطلوبة لمزامنة جميع العمليات الداخلية.
تطبيق الكريستال المذبذب
هناك العديد من التطبيقات لمذبذب الكريستال في مختلف المجالات وبعض تطبيقات المذبذب البلوري مذكورة أدناه
تطبيق Colpitts Crystal Oscillator
مذبذب كولبيتس يستخدم لتوليد إشارة خرج جيبية بترددات عالية جدًا. يمكن استخدام هذا المذبذب كأنواع مختلفة من أجهزة الاستشعار مثل مجسات درجة الحرارة بسبب جهاز SAW الذي نستخدمه في دائرة Colpitts فإنه يستشعر مباشرة من سطحه.
مذبذب كريستال كولبيتس
تتضمن تطبيقات مذبذبات Colpitts بشكل أساسي مكان استخدام نطاق واسع من الترددات. تستخدم أيضًا في حالة التذبذب المستمر وغير المخمد. باستخدام بعض الأجهزة في دائرة Colpitts ، يمكننا تحقيق قدر أكبر من الاستقرار في درجة الحرارة والتردد العالي.
Colpitts تستخدم لتطوير الاتصالات المتنقلة والاتصالات اللاسلكية.
تطبيقات آرمسترونج كريستال مذبذب
كانت هذه الدائرة شائعة حتى الأربعينيات. تستخدم هذه على نطاق واسع في مستقبلات الراديو المتجددة. في هذا الإدخال ، تقترن إشارة تردد الراديو من الهوائي مغناطيسيًا بدائرة الخزان من خلال لف إضافي ، ويتم تقليل التغذية المرتدة للتحكم في حلقة التغذية المرتدة. أخيرًا ، ينتج مرشح تردد راديوي ضيق النطاق ومضخم. في هذا المذبذب البلوري ، يتم استبدال دائرة طنين LC بحلقات تغذية مرتدة.
مذبذب كريستال ارمسترونج
في الجيش والفضاء
بالنسبة لنظام الاتصالات الفعال ، يتم استخدام المذبذبات الكريستالية في الجيش والفضاء. ال نظام الاتصال هو إنشاء ولأغراض الملاحة والحرب الإلكترونية في أنظمة التوجيه
في البحث والقياس
تستخدم المذبذبات البلورية في البحث والقياس للملاحة السماوية والغرض من تتبع الفضاء ، في الأجهزة الطبية وفي أدوات القياس.
التطبيقات الصناعية لمذبذب الكريستال
هناك العديد من التطبيقات الصناعية لمذبذب الكريستال. وهي تستخدم على نطاق واسع في أجهزة الكمبيوتر ، والأجهزة ، والأنظمة الرقمية ، وأنظمة الحلقة المغلقة الطور ، والمودم ، والبحرية ، والاتصالات ، وفي أجهزة الاستشعار وأيضًا في محركات الأقراص.
يستخدم Crystal Oscillator أيضًا في التحكم في المحرك ، والساعة ورحلة الكمبيوتر ، والاستريو ، وأنظمة GPS. هذا هو تطبيق السيارات.
تستخدم المذبذبات البلورية في العديد من السلع الاستهلاكية. على سبيل المثال ، أنظمة تلفزيون الكابل وكاميرات الفيديو وأجهزة الكمبيوتر الشخصية ولعب الأطفال وألعاب الفيديو والهواتف المحمولة وأنظمة الراديو. هذا هو تطبيق المستهلك من Crystal Oscillator.
هذا كله يتعلق بما هو ملف مذبذب كرستالى ، إنه يعمل ، والتطبيقات. نعتقد أن المعلومات الواردة في هذه المقالة مفيدة لك لفهم هذا المفهوم بشكل أفضل. علاوة على ذلك ، أي استفسارات بخصوص هذه المقالة أو أي مساعدة في التنفيذ مشاريع كهربائية وإلكترونية ، يمكنك التواصل معنا من خلال التعليق في قسم التعليقات أدناه. إليك سؤال لك ، ما هي الوظيفة الرئيسية لمذبذب الكريستال؟
اعتمادات الصورة:
