ડિજિટલ સર્કિટ ડિઝાઇનમાં ક્રિસ્ટલ ઓસિલેટર ચાવીરૂપ છે, સામાન્ય રીતે સર્કિટ ડિઝાઇનમાં, ક્રિસ્ટલ ઓસિલેટરનો ઉપયોગ ડિજિટલ સર્કિટના હૃદય તરીકે થાય છે, ડિજિટલ સર્કિટનું તમામ કાર્ય ઘડિયાળના સિગ્નલથી અવિભાજ્ય છે, અને ફક્ત ક્રિસ્ટલ ઓસિલેટર એ કી બટન છે જે સમગ્ર સિસ્ટમની સામાન્ય શરૂઆતને સીધી રીતે નિયંત્રિત કરે છે, એવું કહી શકાય કે જો ડિજિટલ સર્કિટ ડિઝાઇન હોય તો ક્રિસ્ટલ ઓસિલેટર જોઈ શકાય છે.

I. ક્રિસ્ટલ ઓસિલેટર શું છે?

ક્રિસ્ટલ ઓસિલેટર સામાન્ય રીતે બે પ્રકારના ક્વાર્ટઝ ક્રિસ્ટલ ઓસિલેટર અને ક્વાર્ટઝ ક્રિસ્ટલ રેઝોનેટરનો ઉલ્લેખ કરે છે, અને તેને સીધા ક્રિસ્ટલ ઓસિલેટર પણ કહી શકાય. બંને ક્વાર્ટઝ ક્રિસ્ટલ્સના પીઝોઇલેક્ટ્રિક અસરનો ઉપયોગ કરીને બનાવવામાં આવે છે.

ક્રિસ્ટલ ઓસિલેટર આ રીતે કામ કરે છે: જ્યારે ક્રિસ્ટલના બે ઇલેક્ટ્રોડ પર ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર લાગુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે ક્રિસ્ટલ યાંત્રિક વિકૃતિમાંથી પસાર થશે, અને તેનાથી વિપરીત, જો ક્રિસ્ટલના બે છેડા પર યાંત્રિક દબાણ લાગુ કરવામાં આવે છે, તો ક્રિસ્ટલ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન કરશે. આ ઘટના ઉલટાવી શકાય તેવી છે, તેથી ક્રિસ્ટલની આ લાક્ષણિકતાનો ઉપયોગ કરીને, ક્રિસ્ટલના બંને છેડા પર વૈકલ્પિક વોલ્ટેજ ઉમેરીને, ચિપ યાંત્રિક કંપન ઉત્પન્ન કરશે, અને તે જ સમયે વૈકલ્પિક વિદ્યુત ક્ષેત્રો ઉત્પન્ન કરશે. જો કે, ક્રિસ્ટલ દ્વારા ઉત્પન્ન થતું આ કંપન અને ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર સામાન્ય રીતે નાનું હોય છે, પરંતુ જ્યાં સુધી તે ચોક્કસ આવર્તન પર હોય ત્યાં સુધી, કંપનવિસ્તાર નોંધપાત્ર રીતે વધશે, જે LC લૂપ રેઝોનન્સ જેવું જ છે જે આપણે સર્કિટ ડિઝાઇનર્સ વારંવાર જોઈએ છીએ.

II. સ્ફટિક ઓસિલેશનનું વર્ગીકરણ (સક્રિય અને નિષ્ક્રિય)

① નિષ્ક્રિય ક્રિસ્ટલ ઓસિલેટર

પેસિવ ક્રિસ્ટલ એક ક્રિસ્ટલ છે, સામાન્ય રીતે 2-પિન નોન-પોલર ડિવાઇસ (કેટલાક પેસિવ ક્રિસ્ટલમાં કોઈ ધ્રુવીયતા વિના નિશ્ચિત પિન હોય છે).

પેસિવ ક્રિસ્ટલ ઓસિલેટરને સામાન્ય રીતે ઓસીલેટીંગ સિગ્નલ (સાઇન વેવ સિગ્નલ) જનરેટ કરવા માટે લોડ કેપેસિટર દ્વારા રચાયેલા ક્લોક સર્કિટ પર આધાર રાખવો પડે છે.

② સક્રિય ક્રિસ્ટલ ઓસિલેટર

સક્રિય ક્રિસ્ટલ ઓસિલેટર એક ઓસિલેટર છે, જેમાં સામાન્ય રીતે 4 પિન હોય છે. સક્રિય ક્રિસ્ટલ ઓસિલેટરને ચોરસ-તરંગ સિગ્નલ ઉત્પન્ન કરવા માટે CPU ના આંતરિક ઓસિલેટરની જરૂર હોતી નથી. સક્રિય ક્રિસ્ટલ પાવર સપ્લાય ઘડિયાળ સિગ્નલ ઉત્પન્ન કરે છે.

સક્રિય ક્રિસ્ટલ ઓસિલેટરનું સિગ્નલ સ્થિર છે, ગુણવત્તા વધુ સારી છે, અને કનેક્શન મોડ પ્રમાણમાં સરળ છે, ચોકસાઇ ભૂલ નિષ્ક્રિય ક્રિસ્ટલ ઓસિલેટર કરતા ઓછી છે, અને કિંમત નિષ્ક્રિય ક્રિસ્ટલ ઓસિલેટર કરતા વધુ મોંઘી છે.

III. ક્રિસ્ટલ ઓસિલેટરના મૂળભૂત પરિમાણો

સામાન્ય ક્રિસ્ટલ ઓસિલેટરના મૂળભૂત પરિમાણો છે: ઓપરેટિંગ તાપમાન, ચોકસાઇ મૂલ્ય, મેચિંગ કેપેસીટન્સ, પેકેજ ફોર્મ, કોર ફ્રીક્વન્સી અને તેથી વધુ.

ક્રિસ્ટલ ઓસિલેટરની મુખ્ય આવર્તન: સામાન્ય ક્રિસ્ટલ આવર્તનની પસંદગી ફ્રીક્વન્સી ઘટકોની જરૂરિયાતો પર આધાર રાખે છે, જેમ કે MCU સામાન્ય રીતે એક શ્રેણી હોય છે, જેમાંથી મોટાભાગની 4M થી ડઝનેક M સુધીની હોય છે.

ક્રિસ્ટલ વાઇબ્રેશન ચોકસાઈ: ક્રિસ્ટલ વાઇબ્રેશનની ચોકસાઈ સામાન્ય રીતે ±5PPM, ±10PPM, ±20PPM, ±50PPM, વગેરે હોય છે, ઉચ્ચ-ચોકસાઇવાળી ઘડિયાળ ચિપ્સ સામાન્ય રીતે ±5PPM ની અંદર હોય છે, અને સામાન્ય ઉપયોગ લગભગ ±20PPM પસંદ કરશે.

ક્રિસ્ટલ ઓસિલેટરની મેચિંગ કેપેસીટન્સ: સામાન્ય રીતે મેચિંગ કેપેસીટન્સનું મૂલ્ય સમાયોજિત કરીને, ક્રિસ્ટલ ઓસિલેટરની કોર ફ્રીક્વન્સી બદલી શકાય છે, અને હાલમાં, આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ ઉચ્ચ-ચોકસાઇવાળા ક્રિસ્ટલ ઓસિલેટરને સમાયોજિત કરવા માટે થાય છે.

સર્કિટ સિસ્ટમમાં, હાઇ સ્પીડ ક્લોક સિગ્નલ લાઇનને સૌથી વધુ પ્રાથમિકતા આપવામાં આવે છે. ક્લોક લાઇન એક સંવેદનશીલ સિગ્નલ છે, અને સિગ્નલનું વિકૃતિ ન્યૂનતમ છે તેની ખાતરી કરવા માટે લાઇન જેટલી ઊંચી હશે તેટલી ટૂંકી હોવી જરૂરી છે.

હવે ઘણા સર્કિટમાં, સિસ્ટમની ક્રિસ્ટલ ક્લોક ફ્રીક્વન્સી ખૂબ ઊંચી હોય છે, તેથી હાર્મોનિક્સમાં દખલ કરવાની ઉર્જા પણ મજબૂત હોય છે, હાર્મોનિક્સ ઇનપુટ અને આઉટપુટ બે લાઇનમાંથી મેળવવામાં આવશે, પરંતુ સ્પેસ રેડિયેશનમાંથી પણ, જે ક્રિસ્ટલ ઓસિલેટરનું PCB લેઆઉટ વાજબી ન હોય તો તે સરળતાથી મજબૂત સ્ટ્રે રેડિયેશન સમસ્યાનું કારણ બને છે, અને એકવાર ઉત્પન્ન થયા પછી, તેને અન્ય પદ્ધતિઓ દ્વારા ઉકેલવું મુશ્કેલ બને છે. તેથી, PCB બોર્ડ નાખતી વખતે ક્રિસ્ટલ ઓસિલેટર અને CLK સિગ્નલ લાઇન લેઆઉટ માટે તે ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે.