క్రిస్టల్ ఆస్సిలేటర్: సర్క్యుిట్, తరంగదైరపు ఆవృత్తి & పనిచేయడం విధానం

పతని ఒసిలేటర్లు విలోమ పైజోయెలక్ట్రిక్ ప్రభావం అనే సిద్ధాంతం ప్రకారం పనిచేస్తాయి. ఇది పతని యొక్క ఉపరితలాల మధ్య ప్రయోగించబడుతున్న బ్యాలెన్సింగ్ వోల్టేజ్ ద్వారా పతని తన స్వాభావిక తరంగదైరిథ్యంలో దోలించుతుంది. ఈ దోలనలు చివరకు ఒసిలేషన్లుగా మారుతాయి.

ఈ ఒసిలేటర్లు సాధారణంగా క్వార్ట్స్ పతని నుండి చేయబడతాయి, ఎందుకంటే రోచెల్లె సాల్ట్, టౌర్మలైన్ వంటి ఇతర పదార్థాలు కూడా పైజోయెలక్ట్రిక్ ప్రభావాన్ని చూపిస్తాయి, కానీ క్వార్ట్స్ యంత్రాశ్మికంగా, స్వాభావికంగా లభ్యం మరియు మెకానికల్ గాఢంగా ఉంటుంది.

పతని ఒసిలేటర్లో, పతనిని సరైన రకంలో కత్తించి, రెండు మెటల్ ప్లేట్ల మధ్య అమర్చబడుతుంది, ఈ చిత్రం 1a చూపించినట్లుగా, దీని విద్యుత్ సమకూలం చిత్రం 1b చూపించినట్లుగా ఉంటుంది. నిజంలో, పతని ఒక శ్రేణి RLC సర్కిట్ వంటి వ్యవహరిస్తుంది, దీనిని కింది ఘటకాలు ఏర్పరచుతాయి

1. ఒక తక్కువ విలువ గల రెఝిస్టర్ RS

2. ఒక పెద్ద విలువ గల ఇండక్టర్ LS

3. ఒక తక్కువ విలువ గల కాపాసిటర్ CS

ఈ ఘటకాలు పతని ఇలక్ట్రోడ్ల కాపాసిటన్స్ Cp కి సమాంతరంగా ఉంటాయి.

Cp యొక్క ఉపస్థితి వల్ల, పతని రెండు విభిన్న తరంగదైరిథ్యాలు ఉంటాయి, అవి:

1. శ్రేణి రెజనెంట్ ఫ్రీక్వెన్సీ, fs ఇది జరుగుతుంది యేక్కపోతే శ్రేణి కాపాసిటన్స్ CS శ్రేణి ఇండక్టన్స్ LS కి రెజనెట్ అవుతుంది. ఈ పద్ధతిలో, పతని ఇమ్పీడన్స్ తక్కువ ఉంటుంది మరియు ఫీడ్బ్యాక్ అమ్మాయి అత్యధికంగా ఉంటుంది. ఇది గణిత సమీకరణం ద్వారా ఇచ్చబడుతుంది
   

2. సమాంతర రీజనెన్స్ తరంగదైర్ధ్యం, fp ఈ విలువ LSCS భాగంలో ఉన్న రీయాక్టెన్స్ అనేది సమాంతర కాపాసిటర్ Cp కి సమానంగా ఉండే సమయంలో ప్రదర్శించబడుతుంది. ఇది LS మరియు CS Cp తో రీజనెట్ చేస్తుంది. ఈ సమయంలో, క్రిస్టల్ ఇమ్పీడెన్స్ గరిష్టంగా ఉంటుంది, అందువల్ల ఫీడ్బ్యాక్ కనిష్ఠంగా ఉంటుంది. గణితశాస్త్రీయంగా ఇది ఇలా చెప్పవచ్చు
   

కాపాసిటర్ యొక్క వ్యవహారం fS కి క్రింద మరియు fp కి మీద క్యాపాసిటివ్ అవుతుంది. కానీ fS మరియు fp మధ్య ఉన్న తరంగదైర్ధ్యాలకు, క్రిస్టల్ వ్యవహారం ఇండక్టివ్ అవుతుంది. మరియు తరంగదైర్ధ్యం సమాంతర రీజనెంట్ తరంగదైర్ధ్యం fp కి సమానం అయినప్పుడు, LS మరియు Cp మధ్య ప్రయోగం సమాంతర LC ట్యాంక్ సర్కిట్ ని ఏర్పరచుతుంది. కాబట్టి, ఒక క్రిస్టల్ సమాంతర మరియు శ్రేణి LC రీజనెంట్ సర్కిట్ల కంబినేషన్ గా చూడవచ్చు, ఇది ఈ రెండింటిలో ఏదైనా ఒకటి కోసం సర్కిట్ ట్యూన్ చేయడం అవసరం ఉంటుంది. మరోవై, fp fs కంటే ఎక్కువ ఉంటుంది, మరియు ఇది క్రిస్టల్ యొక్క కట్ మరియు విమానం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది.

క్రిస్టల్ ఆస్సిలేటర్లను క్రిస్టల్‌ను సమానంగా పనిచేయడం ద్వారా తయారు చేయవచ్చు, ఇది శ్రేణి-రీజనంట్ మోడ్ (ఫిగర్ 2a) లో పనిచేస్తే తక్కువ ప్రతిబంధన ప్రదర్శిస్తుంది, అంతి-రీజనంట్ లేదా సమాంతర రీజనంట్ మోడ్ (ఫిగర్ 2b) లో పనిచేస్తే ఎక్కువ ప్రతిబంధన ప్రదర్శిస్తుంది.

ప్రదర్శించబడిన విద్యుత్ పరికరాల్లో, రెసిస్టర్లు R1 మరియు R2 వోల్టేజ్ డైవైడర్ నెట్వర్క్ ఏర్పాటు చేస్తాయి, అంతంలో ఎమిటర్ రెసిస్టర్ RE పరికరాన్ని స్థిరపరుస్తుంది. అతిపైన, CE (ఫిగర్ 2a) AC బైపాస్ కాపాసిటర్గా పనిచేస్తుంది, అంతంలో కాప్లింగ్ కాపాసిటర్ CC (ఫిగర్ 2a) DC సిగ్నల్ ప్రసారాన్ని కలెక్టర్ మరియు బేస్ టర్మినల్స్ మధ్య అడ్డం చేస్తుంది.

మరియు, కాపాసిటర్లు C1 మరియు C2 ఫిగర్ 2b లో క్యాపాసిటివ్ వోల్టేజ్ డైవైడర్ నెట్వర్క్ ఏర్పాటు చేస్తాయి. అదనంగా, రేడియో ఫ్రీక్వెన్సీ కాయిల్ (RFC) ఉంది, ఇది పరికరంలో (ఫిగర్ 2a మరియు 2b లో) DC బైస్ మరియు AC సిగ్నల్ ప్రభావం నుండి స్వీకరించడంలో రెండు ప్రయోజనాలను ఇస్తుంది.

శక్తిని ఆస్సిలేటర్ కు అందించినప్పుడు, పరికరంలోని ఆస్సిలేషన్ యొక్క అంచెలత పెరుగుతుంది, అంత వరకూ అమ్ప్లిఫైయర్లోని అసమానత్వాలు లూప్ గెయిన్ ను యూనిటీ వరకూ తగ్గిస్తాయి.

తర్వాత, స్థిరావస్థను చేరినప్పుడు, ఫీడ్బ్యాక్ లూప్లోని క్రిస్టల్ పనిచేస్తున్న పరికరం యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీని పెద్దగా ప్రభావిస్తుంది. అంతంలో, ఫ్రీక్వెన్సీ స్వయంగా మారుతుంది, క్రిస్టల్ పరికరానికి ఒక రీయాక్టెన్స్ ప్రదర్శిస్తుంది, ఇది బార్క్హౌసెన్ పేజీ శరత్ ను పూర్తి చేస్తుంది.

సాధారణంగా, క్రిస్టల్ ఆస్సిలేటర్ల ఫ్రీక్వెన్సీ క్రిస్టల్ యొక్క మూల లేదా వైశిష్ట్య ఫ్రీక్వెన్సీని నిర్ధారిస్తుంది, ఇది క్రిస్టల్ యొక్క శారీరిక పరిమాణం మరియు ఆకారం ద్వారా నిర్ధారించబడుతుంది.

కానీ, క్రిస్టల్ సమాంతరం కాదు లేదా సమాన మందం కాదినప్పుడు, ఇది ఎన్నో ఫ్రీక్వెన్సీల వద్ద రిజనేట్ చేస్తుంది, ఇది హార్మోనిక్స్ లను ఫలితం చేస్తుంది.

మరియు, క్రిస్టల్ ఆస్సిలేటర్లను మూల ఫ్రీక్వెన్సీ యొక్క సరి లేదా బేసి హార్మోనిక్స్ వరకూ ట్యూన్ చేయవచ్చు, వాటిని వర్టనల్ మరియు ఓవర్టోన్ ఆస్సిలేటర్లు అంటారు.

ఈ ఉదాహరణకు క్రిస్టల్ యొక్క సమాంతర రిజనంట్ ఫ్రీక్వెన్సీని కాపాసిటర్ లేదా ఇండక్టర్ ను క్రిస్టల్ యొక్క మీద జోడించడం ద్వారా తగ్గించాలి లేదా పెంచాలి.

క్రిస్టల్ ఆస్సిలేటర్ల సాధారణ పనిచేయడం 40 KHz నుండి 100 MHz వరకు, ఇది తక్కువ ఫ్రీక్వెన్సీ ఆస్సిలేటర్లను OpAmps ద్వారా, అంతంలో ఎక్కువ ఫ్రీక్వెన్సీ వాటిని ట్రాన్సిస్టర్లు (BJTs లేదా FETs) ద్వారా డిజైన్ చేయబడతాయి.

సర్క్యూట్ ద్వారా ఉత్పన్నమైన ఒసిలేషన్ల ఆవృత్తి క్రిస్టల్ యొక్క శ్రేణీ రిజనెంట్ ఆవృత్తిని ఆధారంగా నిర్ణయించబడుతుంది. అది ప్రవాహ వోల్టేజ్, ట్రాన్సిస్టర్ పారామెటర్లు మొదలగున మార్పులను బాధ్యత లేని విధంగా ఉంటుంది. ఫలితంగా, క్రిస్టల్ ఒసిలేటర్లు అధిక క్వాలిటీ ఫాక్టర్ (Q-ఫాక్టర్) మరియు చాలా మంచి ఆవృత్తి స్థిరతను ప్రదర్శిస్తాయి, అవి అధిక ఆవృత్తి ప్రయోజనాలకు అత్యంత యోగ్యమైనవి.

అయితే, క్రిస్టల్ను అవసరమైన శక్తితో మాత్రమైన డ్రైవ్ చేయడం కోసం జాగ్రత్త చేయాలి. ఎందుకంటే, క్రిస్టల్కు చాలా పెద్ద శక్తి అందించబడినట్లయితే, క్రిస్టల్లో పారాసిటిక్ రిజనెంట్లు ప్రజ్వలించవచ్చు, అది అస్థిరమైన రిజనెంట్ ఆవృత్తికి విచలనం చెల్లించుతుంది.

అతిరిక్తంగా, అది దశాంశ శబ్ద ప్రదర్శన యొక్క తోడపాటు దోషం కారణంగా అది తన వెளివేయబడే తోరణం వికృతం అవుతుంది. అతిరిక్తంగా, అది అతి ఉష్ణత కారణంగా ప్రయోగపు పరికరం (క్రిస్టల్) నశించవచ్చు.

క్రిస్టల్ ఒసిలేటర్లు చాలా చిన్న పరిమాణంలో ఉన్నాయి మరియు వాటి ఖరీదు తక్కువ కాబట్టి, వాటిని ఎలక్ట్రానిక్ యుద్ధ వ్యవస్థలో, సంప్రదారణ వ్యవస్థలో, గైడెన్స్ వ్యవస్థలో, మైక్రోప్రొసెసర్లో, మైక్రోకంట్రోలర్లో, అంతరిక్ష ట్రాకింగ్ వ్యవస్థలో, కొలను పరికరాల్లో, మెదికల్ పరికరాల్లో, కంప్యూటర్లో, డిజిటల్ వ్యవస్థలో, ఇన్స్ట్ర్మెంటేషన్లో, ఫేజ్-లాక్ లూప్ వ్యవస్థలో, మోడెమ్లో, సెన్సర్లో, డిస్క్ డ్రైవ్లో, మారిన వ్యవస్థలో, టెలికమ్యూనికేషన్లో, ఎంజిన్ నియంత్రణ వ్యవస్థలో, గడియారాల్లో, గ్లోబల్ పోజిషనింగ్ వ్యవస్థలో (GPS), కేబుల్ టెలివిజన్ వ్యవస్థలో, వీడియో కెమెరాల్లో, టాయ్లులో, వీడియో గేమ్లో, రేడియో వ్యవస్థలో, సెల్యులర్ ఫోన్లో, టైమర్లో, మొదలగున విభిన్న ప్రయోజనాలకు వ్యాపకంగా ఉపయోగించబడతాయి.

ప్రకటన: ప్రారంభికాన్ని ప్రతిష్టాపించండి, మంచి వ్యాసాలను పంచుకోవడం విలువైనది, కార్యకర్తవ్యం ఉన్నట్లయితే దీనిని రద్దు చేయడానికి సంప్రదించండి.