क्रिस्टल ऑसीलेटर डिजिटल सर्किट डिजाइन में महत्वपूर्ण है, आमतौर पर सर्किट डिजाइन में, क्रिस्टल ऑसीलेटर डिजिटल सर्किट के दिल के रूप में उपयोग किया जाता है, डिजिटल सर्किट का सभी काम घड़ी संकेत से अविभाज्य है, और क्रिस्टल ऑसीलेटर कुंजी बटन है जो सीधे पूरे सिस्टम की सामान्य शुरुआत को नियंत्रित करता है, यह कहा जा सकता है कि यदि कोई डिजिटल सर्किट डिज़ाइन है तो क्रिस्टल ऑसीलेटर देख सकता है।

I. क्रिस्टल दोलित्र क्या है?

क्रिस्टल ऑसिलेटर आमतौर पर दो प्रकार के क्वार्ट्ज़ क्रिस्टल ऑसिलेटर और क्वार्ट्ज़ क्रिस्टल रेज़ोनेटर को संदर्भित करता है, और इसे सीधे क्रिस्टल ऑसिलेटर भी कहा जा सकता है। दोनों क्वार्ट्ज़ क्रिस्टल के पीज़ोइलेक्ट्रिक प्रभाव का उपयोग करके बनाए जाते हैं।

क्रिस्टल ऑसिलेटर इस प्रकार कार्य करता है: जब क्रिस्टल के दोनों इलेक्ट्रोडों पर विद्युत क्षेत्र लगाया जाता है, तो क्रिस्टल यांत्रिक रूप से विकृत हो जाता है, और इसके विपरीत, यदि क्रिस्टल के दोनों सिरों पर यांत्रिक दबाव डाला जाता है, तो क्रिस्टल एक विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करता है। यह परिघटना उत्क्रमणीय है, इसलिए क्रिस्टल की इस विशेषता का उपयोग करते हुए, क्रिस्टल के दोनों सिरों पर प्रत्यावर्ती वोल्टेज जोड़कर, चिप यांत्रिक कंपन उत्पन्न करेगी, और साथ ही प्रत्यावर्ती विद्युत क्षेत्र भी उत्पन्न करेगी। हालाँकि, क्रिस्टल द्वारा उत्पन्न यह कंपन और विद्युत क्षेत्र आम तौर पर छोटा होता है, लेकिन जब तक यह एक निश्चित आवृत्ति पर होता है, तब तक इसका आयाम काफी बढ़ जाएगा, LC लूप अनुनाद के समान, जिसे हम सर्किट डिज़ाइनर अक्सर देखते हैं।

II. क्रिस्टल दोलनों का वर्गीकरण (सक्रिय और निष्क्रिय)

① निष्क्रिय क्रिस्टल दोलक

निष्क्रिय क्रिस्टल एक क्रिस्टल है, जो सामान्यतः 2-पिन वाला गैर-ध्रुवीय उपकरण होता है (कुछ निष्क्रिय क्रिस्टल में एक निश्चित पिन होता है, जिसमें कोई ध्रुवता नहीं होती है)।

निष्क्रिय क्रिस्टल दोलक को आम तौर पर दोलन संकेत (साइन तरंग संकेत) उत्पन्न करने के लिए लोड संधारित्र द्वारा निर्मित क्लॉक सर्किट पर निर्भर रहना पड़ता है।

② सक्रिय क्रिस्टल दोलक

एक सक्रिय क्रिस्टल ऑसिलेटर एक ऑसिलेटर होता है, जिसमें आमतौर पर 4 पिन होते हैं। सक्रिय क्रिस्टल ऑसिलेटर को स्क्वायर-वेव सिग्नल उत्पन्न करने के लिए सीपीयू के आंतरिक ऑसिलेटर की आवश्यकता नहीं होती है। एक सक्रिय क्रिस्टल पावर सप्लाई एक क्लॉक सिग्नल उत्पन्न करती है।

सक्रिय क्रिस्टल थरथरानवाला का संकेत स्थिर है, गुणवत्ता बेहतर है, और कनेक्शन मोड अपेक्षाकृत सरल है, सटीक त्रुटि निष्क्रिय क्रिस्टल थरथरानवाला की तुलना में छोटी है, और कीमत निष्क्रिय क्रिस्टल थरथरानवाला की तुलना में अधिक महंगी है।

III. क्रिस्टल दोलक के मूल पैरामीटर

सामान्य क्रिस्टल दोलक के बुनियादी पैरामीटर हैं: ऑपरेटिंग तापमान, सटीक मूल्य, मिलान समाई, पैकेज फॉर्म, कोर आवृत्ति और इतने पर।

क्रिस्टल दोलक की कोर आवृत्ति: सामान्य क्रिस्टल आवृत्ति का चुनाव आवृत्ति घटकों की आवश्यकताओं पर निर्भर करता है, जैसे MCU आम तौर पर एक सीमा होती है, जिनमें से अधिकांश 4M से लेकर दर्जनों M तक होती हैं।

क्रिस्टल कंपन सटीकता: क्रिस्टल कंपन की सटीकता आम तौर पर ± 5PPM, ± 10PPM, ± 20PPM, ± 50PPM, आदि है, उच्च परिशुद्धता घड़ी चिप्स आम तौर पर ± 5PPM के भीतर हैं, और सामान्य उपयोग ± 20PPM के बारे में चुनना होगा।

क्रिस्टल ऑसीलेटर की मिलान क्षमता: आमतौर पर मिलान क्षमता के मूल्य को समायोजित करके, क्रिस्टल ऑसीलेटर की कोर आवृत्ति को बदला जा सकता है, और वर्तमान में, इस विधि का उपयोग उच्च परिशुद्धता क्रिस्टल ऑसीलेटर को समायोजित करने के लिए किया जाता है।

सर्किट सिस्टम में, उच्च गति वाली क्लॉक सिग्नल लाइन को सर्वोच्च प्राथमिकता दी जाती है। क्लॉक लाइन एक संवेदनशील सिग्नल है, और आवृत्ति जितनी अधिक होगी, सिग्नल की विकृति न्यूनतम हो, यह सुनिश्चित करने के लिए लाइन उतनी ही छोटी होनी चाहिए।

अब कई सर्किटों में, सिस्टम की क्रिस्टल क्लॉक आवृत्ति बहुत अधिक होती है, इसलिए हार्मोनिक्स में हस्तक्षेप करने वाली ऊर्जा भी प्रबल होती है। हार्मोनिक्स इनपुट और आउटपुट दो लाइनों से उत्पन्न होंगे, लेकिन अंतरिक्ष विकिरण से भी। यही कारण है कि यदि क्रिस्टल ऑसिलेटर का पीसीबी लेआउट उचित नहीं है, तो यह आसानी से एक मजबूत आवारा विकिरण समस्या उत्पन्न कर सकता है, और एक बार उत्पन्न होने के बाद, इसे अन्य तरीकों से हल करना मुश्किल होता है। इसलिए, पीसीबी बोर्ड बिछाते समय क्रिस्टल ऑसिलेटर और सीएलके सिग्नल लाइन लेआउट का बहुत महत्व है।