ডিজিটাল সার্কিট ডিজাইনে ক্রিস্টাল অসিলেটর হল চাবিকাঠি, সাধারণত সার্কিট ডিজাইনে, ক্রিস্টাল অসিলেটর ডিজিটাল সার্কিটের হৃদয় হিসেবে ব্যবহৃত হয়, ডিজিটাল সার্কিটের সমস্ত কাজ ঘড়ির সংকেত থেকে অবিচ্ছেদ্য, এবং কেবল ক্রিস্টাল অসিলেটর হল চাবি বোতাম যা সরাসরি পুরো সিস্টেমের স্বাভাবিক স্টার্ট নিয়ন্ত্রণ করে, এটা বলা যেতে পারে যে যদি একটি ডিজিটাল সার্কিট ডিজাইন থাকে তবে ক্রিস্টাল অসিলেটর দেখতে পারে।
I. স্ফটিক অসিলেটর কী?
ক্রিস্টাল অসিলেটর সাধারণত দুই ধরণের কোয়ার্টজ ক্রিস্টাল অসিলেটর এবং কোয়ার্টজ ক্রিস্টাল রেজোনেটরকে বোঝায় এবং একে সরাসরি ক্রিস্টাল অসিলেটরও বলা যেতে পারে। উভয়ই কোয়ার্টজ স্ফটিকের পাইজোইলেকট্রিক প্রভাব ব্যবহার করে তৈরি করা হয়।
স্ফটিক অসিলেটরটি এভাবে কাজ করে: যখন স্ফটিকের দুটি ইলেকট্রোডে একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র প্রয়োগ করা হয়, তখন স্ফটিকটি যান্ত্রিক বিকৃতির মধ্য দিয়ে যায়, এবং বিপরীতে, যদি স্ফটিকের দুই প্রান্তে যান্ত্রিক চাপ প্রয়োগ করা হয়, তাহলে স্ফটিকটি একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র তৈরি করবে। এই ঘটনাটি বিপরীতমুখী, তাই স্ফটিকের এই বৈশিষ্ট্যটি ব্যবহার করে, স্ফটিকের উভয় প্রান্তে বিকল্প ভোল্টেজ যোগ করে, চিপটি যান্ত্রিক কম্পন তৈরি করবে এবং একই সাথে বিকল্প বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র তৈরি করবে। যাইহোক, স্ফটিক দ্বারা উৎপন্ন এই কম্পন এবং বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র সাধারণত ছোট হয়, তবে যতক্ষণ এটি একটি নির্দিষ্ট ফ্রিকোয়েন্সিতে থাকে, ততক্ষণ প্রশস্ততা উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পাবে, যা আমরা সার্কিট ডিজাইনাররা প্রায়শই দেখতে পাই এমন LC লুপ অনুরণনের মতো।
II. স্ফটিক দোলনের শ্রেণীবিভাগ (সক্রিয় এবং নিষ্ক্রিয়)
① প্যাসিভ স্ফটিক অসিলেটর
প্যাসিভ স্ফটিক হল একটি স্ফটিক, সাধারণত একটি 2-পিন নন-পোলার ডিভাইস (কিছু প্যাসিভ স্ফটিকের একটি স্থির পিন থাকে যার কোনও পোলারিটি থাকে না)।
প্যাসিভ স্ফটিক অসিলেটরকে সাধারণত দোলক সংকেত (সাইন ওয়েভ সংকেত) তৈরি করতে লোড ক্যাপাসিটরের দ্বারা গঠিত ঘড়ির সার্কিটের উপর নির্ভর করতে হয়।
② সক্রিয় স্ফটিক অসিলেটর
একটি সক্রিয় স্ফটিক অসিলেটর হল একটি অসিলেটর, যার সাধারণত 4টি পিন থাকে। সক্রিয় স্ফটিক অসিলেটরকে বর্গাকার তরঙ্গ সংকেত তৈরি করতে CPU-এর অভ্যন্তরীণ অসিলেটরের প্রয়োজন হয় না। একটি সক্রিয় স্ফটিক পাওয়ার সাপ্লাই একটি ঘড়ি সংকেত তৈরি করে।
সক্রিয় স্ফটিক দোলকের সংকেত স্থিতিশীল, গুণমান ভালো, এবং সংযোগ মোড তুলনামূলকভাবে সহজ, নির্ভুলতা ত্রুটি প্যাসিভ স্ফটিক দোলকের তুলনায় কম, এবং দাম প্যাসিভ স্ফটিক দোলকের তুলনায় বেশি ব্যয়বহুল।
III. স্ফটিক দোলকের মৌলিক পরামিতি
সাধারণ স্ফটিক দোলকের মৌলিক পরামিতিগুলি হল: অপারেটিং তাপমাত্রা, নির্ভুলতা মান, ম্যাচিং ক্যাপাসিট্যান্স, প্যাকেজ ফর্ম, কোর ফ্রিকোয়েন্সি ইত্যাদি।
স্ফটিক দোলকের মূল ফ্রিকোয়েন্সি: সাধারণ স্ফটিক ফ্রিকোয়েন্সির পছন্দ ফ্রিকোয়েন্সি উপাদানগুলির প্রয়োজনীয়তার উপর নির্ভর করে, যেমন MCU সাধারণত একটি পরিসর, যার বেশিরভাগই 4M থেকে কয়েক ডজন M পর্যন্ত।
স্ফটিক কম্পনের নির্ভুলতা: স্ফটিক কম্পনের নির্ভুলতা সাধারণত ±5PPM, ±10PPM, ±20PPM, ±50PPM, ইত্যাদি, উচ্চ-নির্ভুল ঘড়ির চিপগুলি সাধারণত ±5PPM এর মধ্যে থাকে এবং সাধারণ ব্যবহার প্রায় ±20PPM বেছে নেবে।
স্ফটিক দোলকের ম্যাচিং ক্যাপাসিট্যান্স: সাধারণত ম্যাচিং ক্যাপাসিট্যান্সের মান সামঞ্জস্য করে, স্ফটিক দোলকের মূল ফ্রিকোয়েন্সি পরিবর্তন করা যেতে পারে এবং বর্তমানে, এই পদ্ধতিটি উচ্চ-নির্ভুল স্ফটিক দোলক সামঞ্জস্য করতে ব্যবহৃত হয়।
সার্কিট সিস্টেমে, উচ্চ গতির ঘড়ি সংকেত লাইনের সর্বোচ্চ অগ্রাধিকার রয়েছে। ঘড়ি লাইন একটি সংবেদনশীল সংকেত, এবং ফ্রিকোয়েন্সি যত বেশি হবে, সংকেতের বিকৃতি ন্যূনতম নিশ্চিত করার জন্য লাইনটি তত ছোট হওয়া প্রয়োজন।
এখন অনেক সার্কিটে, সিস্টেমের স্ফটিক ঘড়ির ফ্রিকোয়েন্সি খুব বেশি, তাই হারমোনিক্সে হস্তক্ষেপের শক্তিও শক্তিশালী, হারমোনিক্স ইনপুট এবং আউটপুট দুটি লাইন থেকে উদ্ভূত হবে, তবে স্থান বিকিরণ থেকেও, যার ফলে যদি স্ফটিক অসিলেটরের PCB লেআউট যুক্তিসঙ্গত না হয়, তবে এটি সহজেই একটি শক্তিশালী বিপথগামী বিকিরণ সমস্যা সৃষ্টি করবে এবং একবার তৈরি হয়ে গেলে, অন্যান্য পদ্ধতি দ্বারা এটি সমাধান করা কঠিন। অতএব, PCB বোর্ড স্থাপন করার সময় স্ফটিক অসিলেটর এবং CLK সিগন্যাল লাইন লেআউটের জন্য এটি খুবই গুরুত্বপূর্ণ।