Máy dao động tinh thể là một mạch dao động điện tử được sử dụng để cộng hưởng cơ học của một tinh thể dao động của vật liệu áp điện. Nó sẽ tạo ra một tín hiệu điện với tần số cho trước. Tần số này thường được sử dụng để theo dõi thời gian, ví dụ như đồng hồ đeo tay được sử dụng trong mạch tích hợp kỹ thuật số để cung cấp tín hiệu đồng hồ ổn định và cũng được sử dụng để ổn định tần số cho máy phát và máy thu vô tuyến. Tinh thể thạch anh chủ yếu được sử dụng trong máy tạo dao động tần số vô tuyến (RF). Tinh thể thạch anh là loại phổ biến nhất của cộng hưởng áp điện , trong các mạch dao động, chúng ta đang sử dụng chúng nên nó được gọi là bộ dao động tinh thể. Bộ dao động tinh thể phải được thiết kế để cung cấp điện dung tải.

Có nhiều loại dao động khác nhau mạch điện chúng được sử dụng cụ thể là: Bộ dao động tuyến tính - Bộ dao động Hartley, Bộ dao động dịch pha, Bộ dao động Armstrong, Bộ dao động Clapp, Bộ dao động Colpitts . Bộ dao động thư giãn - Bộ dao động Royer, Bộ dao động vòng, Bộ đa vi và Bộ dao động điều khiển điện áp (VCO). Ngay sau đây chúng ta sẽ thảo luận chi tiết về bộ dao động tinh thể như hoạt động và các ứng dụng của bộ dao động tinh thể.

Tinh thể thạch anh là gì?

Một tinh thể thạch anh thể hiện một tính chất rất quan trọng được gọi là hiệu ứng áp điện. Khi áp suất cơ học được đặt trên các mặt của tinh thể, một điện áp tỷ lệ với áp suất cơ học xuất hiện trên tinh thể. Điện áp đó gây ra sự biến dạng trong tinh thể. Số lượng bị bóp méo sẽ tỷ lệ với điện áp đặt vào và cũng là điện áp thay thế đặt vào tinh thể mà nó gây ra dao động ở tần số tự nhiên của nó.

Mạch tinh thể thạch anh

Hình dưới đây đại diện cho ký hiệu điện tử của bộ cộng hưởng tinh thể áp điện và cả tinh thể thạch anh trong bộ dao động điện tử bao gồm điện trở, cuộn cảm và tụ điện.

Sơ đồ mạch dao động tinh thể

Hình trên là Bộ dao động tinh thể thạch anh 16MHz mới 20psc và nó là một loại dao động tinh thể, hoạt động với tần số 16MHz.

Dao động tinh thể

Nói chung là, bóng bán dẫn lưỡng cực hoặc FET được sử dụng trong việc xây dựng các mạch dao động Crystal. Đây là bởi vì hoạt động khuếch đại s có thể được sử dụng trong các mạch dao động tần số thấp khác nhau dưới 100KHz nhưng hoạt động bộ khuếch đại không có băng thông để hoạt động. Sẽ là một vấn đề ở các tần số cao hơn phù hợp với các tinh thể trên 1MHz.

Để khắc phục vấn đề này, bộ dao động tinh thể Colpitts được thiết kế. Nó sẽ hoạt động ở Tần suất cao hơn. Trong Oscillator này, Mạch bể LC cung cấp các dao động phản hồi đã được thay thế bằng một tinh thể thạch anh.

Sơ đồ mạch dao động tinh thể

Bộ tạo dao động tinh thể hoạt động

Mạch dao động tinh thể thường hoạt động theo nguyên tắc hiệu ứng áp điện nghịch đảo. Điện trường tác dụng sẽ tạo ra biến dạng cơ học trên một số vật liệu. Do đó, nó sử dụng cộng hưởng cơ học của tinh thể rung, được làm bằng vật liệu áp điện để tạo ra tín hiệu điện có tần số cụ thể.

Thông thường, bộ dao động tinh thể thạch anh có độ ổn định cao, bao gồm hệ số chất lượng tốt (Q), chúng có kích thước nhỏ và có liên quan đến kinh tế. Do đó, mạch dao động tinh thể thạch anh vượt trội hơn so với các mạch cộng hưởng khác như mạch LC, bộ điều chỉnh. Nói chung trong Bộ vi xử lý và bộ điều khiển Micro chúng tôi đang sử dụng một bộ dao động tinh thể 8MHz.

“làm thế nào để làm cho đèn pha nhấp nháy ”

Tương đương với mạch điện cũng mô tả hoạt động tinh thể của tinh thể. Chỉ cần nhìn vào sơ đồ mạch điện tương đương được hiển thị ở trên. Các thành phần cơ bản được sử dụng trong mạch, điện cảm L đại diện cho khối lượng tinh thể, điện dung C2 đại diện cho sự tuân thủ và C1 được sử dụng để đại diện điện dung được hình thành do quá trình đúc cơ học của pha lê, Sức cản R đại diện cho ma sát cấu trúc bên trong của tinh thể, Sơ đồ mạch dao động tinh thể thạch anh bao gồm hai cộng hưởng như cộng hưởng nối tiếp và song song, tức là hai tần số cộng hưởng.

Bộ tạo dao động tinh thể hoạt động

Hiện tượng cộng hưởng nối tiếp xảy ra khi điện kháng tạo ra bởi điện dung C1 bằng và ngược chiều với điện kháng tạo ra bởi cuộn cảm L. Fr và fp lần lượt biểu thị các tần số cộng hưởng nối tiếp và song song, và các giá trị của 'fr' và 'fp' có thể được xác định bằng cách sử dụng các phương trình sau được hiển thị trong hình dưới đây.

Sơ đồ trên mô tả một mạch tương đương, vẽ đồ thị cho tần số cộng hưởng, công thức cho tần số cộng hưởng.

Công dụng của Crystal Oscillator

Nói chung, chúng ta biết rằng, trong thiết kế bộ vi xử lý và vi điều khiển, bộ dao động tinh thể được sử dụng để cung cấp tín hiệu xung nhịp. Ví dụ, chúng ta hãy xem xét 8051 vi điều khiển , trong bộ điều khiển cụ thể này, một mạch dao động tinh thể bên ngoài sẽ hoạt động với 12MHz, đó là điều cần thiết, mặc dù vi điều khiển 8051 này (dựa trên mô hình) có khả năng làm việc ở 40 MHz (tối đa) phải cung cấp 12MHz trong hầu hết các trường hợp vì đối với chu kỳ máy 8051 yêu cầu 12 chu kỳ xung nhịp, để cho tốc độ chu kỳ hiệu dụng ở 1MHz (lấy xung nhịp 12MHz) đến 3,33MHz (lấy xung nhịp tối đa 40MHz). Bộ dao động tinh thể cụ thể này có tốc độ chu kỳ từ 1MHz đến 3,33MHz được sử dụng để tạo ra các xung đồng hồ cần thiết để đồng bộ hóa tất cả các hoạt động bên trong.

Ứng dụng của Crystal Oscillator

Có nhiều ứng dụng khác nhau cho bộ dao động tinh thể trong các lĩnh vực khác nhau và một số ứng dụng bộ dao động tinh thể được đưa ra dưới đây

Ứng dụng dao động tinh thể Colpitts

Colpitts Oscillator được sử dụng để tạo ra tín hiệu đầu ra hình sin ở tần số rất cao. Bộ dao động này có thể được sử dụng làm các loại cảm biến khác nhau như cảm biến nhiệt độ Vì thiết bị SAW mà chúng tôi đang sử dụng trong mạch Colpitts, nó cảm nhận trực tiếp từ bề mặt của nó.

Bộ dao động tinh thể Colpitts

“Mạch cung cấp điện 5v dc ”

Các ứng dụng của bộ dao động Colpitts chủ yếu liên quan đến nơi sử dụng dải tần rộng. Cũng được sử dụng trong điều kiện dao động không lấy dấu và liên tục. Sử dụng một số thiết bị trong mạch Colpitts, chúng ta có thể đạt được độ ổn định nhiệt độ và tần số cao hơn.

Colpitts được sử dụng để phát triển thông tin liên lạc di động và liên lạc vô tuyến.

Các ứng dụng của Bộ dao động tinh thể Armstrong

Mạch này phổ biến cho đến những năm 1940. Chúng được sử dụng rộng rãi trong các máy thu vô tuyến tái sinh. Trong đầu vào đó, tín hiệu tần số vô tuyến từ ăng-ten được ghép từ tính vào mạch bình thông qua một cuộn dây bổ sung, và phản hồi được giảm để đạt được điều khiển trong vòng phản hồi. Cuối cùng, nó tạo ra một bộ lọc và bộ khuếch đại tần số vô tuyến băng hẹp. Trong bộ dao động Crystal này, mạch cộng hưởng LC được thay thế bằng các vòng phản hồi.

Bộ dao động tinh thể Armstrong

Trong quân sự và hàng không vũ trụ

Đối với hệ thống liên lạc hiệu quả, Bộ dao động tinh thể được sử dụng trong quân sự và hàng không vũ trụ. Các hệ thống thông tin liên lạc là thiết lập và cho mục đích điều hướng và tác chiến điện tử trong hệ thống dẫn đường

Trong Nghiên cứu và Đo lường

Bộ dao động tinh thể được sử dụng trong nghiên cứu và đo lường để điều hướng thiên thể và mục đích theo dõi không gian, trong các thiết bị y tế và dụng cụ đo lường.

Các ứng dụng công nghiệp của bộ dao động tinh thể

Có rất nhiều ứng dụng công nghiệp của bộ dao động tinh thể. Chúng được sử dụng rộng rãi trong máy tính, thiết bị đo đạc, hệ thống kỹ thuật số, trong hệ thống vòng lặp khóa pha, modem, hàng hải, viễn thông, trong cảm biến và cả trong ổ đĩa.

Crystal Oscillator cũng được sử dụng trong điều khiển động cơ, đồng hồ và để điều khiển máy tính, âm thanh nổi và trong hệ thống GPS. Đây là một ứng dụng Ô tô.

Bộ dao động tinh thể được sử dụng trong nhiều mặt hàng tiêu dùng. Ví dụ, hệ thống truyền hình cáp, máy quay video, máy tính cá nhân, đồ chơi và trò chơi điện tử, điện thoại di động, hệ thống radio. Đây là ứng dụng tiêu dùng của Crystal Oscillator.

Đây là tất cả về những gì là một Dao động tinh thể , nó đang hoạt động và Ứng dụng. Chúng tôi tin rằng thông tin được đưa ra trong bài viết này là hữu ích để bạn hiểu rõ hơn về khái niệm này. Hơn nữa, bất kỳ truy vấn nào liên quan đến bài viết này hoặc bất kỳ trợ giúp nào trong việc triển khai dự án điện và điện tử , bạn có thể tiếp cận với chúng tôi bằng cách bình luận trong phần bình luận bên dưới. Đây là một câu hỏi dành cho bạn, Chức năng chính của bộ dao động tinh thể là gì?

Tín ảnh: