المذبذب البلوري هو المفتاح في تصميم الدوائر الرقمية، عادة في تصميم الدوائر، يتم استخدام المذبذب البلوري كقلب للدائرة الرقمية، كل عمل الدائرة الرقمية لا ينفصل عن إشارة الساعة، والمذبذب البلوري فقط هو زر المفتاح الذي يتحكم بشكل مباشر في البداية الطبيعية للنظام بأكمله، ويمكن القول أنه إذا كان هناك تصميم دائرة رقمية يمكن رؤية المذبذب البلوري.
أولا: ما هو المذبذب البلوري؟
يشير المذبذب البلوري عمومًا إلى نوعين من مذبذب بلورات الكوارتز ومرنان بلورات الكوارتز، ويمكن أيضًا أن يطلق عليه مباشرة مذبذب بلوري.كلاهما مصنوع باستخدام التأثير الكهرضغطي لبلورات الكوارتز.
يعمل المذبذب البلوري على النحو التالي: عندما يتم تطبيق مجال كهربائي على قطبي البلورة، فإن البلورة سوف تتعرض لتشوه ميكانيكي، وعلى العكس من ذلك، إذا تم تطبيق الضغط الميكانيكي على طرفي البلورة، فسوف تنتج البلورة مجال كهربائي.هذه الظاهرة قابلة للعكس، لذا باستخدام هذه الخاصية للبلورة، بإضافة الفولتية المتناوبة إلى طرفي البلورة، ستنتج الشريحة اهتزازًا ميكانيكيًا، وفي نفس الوقت تنتج مجالات كهربائية متناوبة.ومع ذلك، فإن هذا الاهتزاز والمجال الكهربائي الناتج عن البلورة يكون صغيرًا بشكل عام، ولكن طالما أنه عند تردد معين، فسيتم زيادة السعة بشكل كبير، على غرار رنين حلقة LC الذي غالبًا ما نراه نحن مصممي الدوائر.
ثانيا.تصنيف التذبذبات البلورية (النشيطة والسلبية)
① مذبذب الكريستال السلبي
البلورة المنفعلة عبارة عن بلورة، بشكل عام عبارة عن جهاز غير قطبي ذي طرفين (بعض البلورات المنفعلة لها دبوس ثابت بدون قطبية).
يحتاج مذبذب البلورات المنفعل عمومًا إلى الاعتماد على دائرة الساعة التي يشكلها مكثف الحمل لتوليد الإشارة المتذبذبة (إشارة الموجة الجيبية).
② مذبذب بلوري نشط
المذبذب البلوري النشط هو مذبذب، عادة ما يكون به 4 دبابيس.لا يتطلب المذبذب البلوري النشط أن يقوم المذبذب الداخلي لوحدة المعالجة المركزية بإنتاج إشارة موجة مربعة.يقوم مصدر الطاقة البلوري النشط بإنشاء إشارة على مدار الساعة.
إشارة مذبذب الكريستال النشط مستقرة، والجودة أفضل، ووضع الاتصال بسيط نسبيًا، وخطأ الدقة أصغر من خطأ مذبذب الكريستال السلبي، والسعر أغلى من مذبذب الكريستال السلبي.
ثالثا.المعلمات الأساسية للمذبذب البلوري
المعلمات الأساسية للمذبذب البلوري العام هي: درجة حرارة التشغيل، وقيمة الدقة، والسعة المطابقة، وشكل الحزمة، والتردد الأساسي، وما إلى ذلك.
التردد الأساسي للمذبذب البلوري: يعتمد اختيار التردد البلوري العام على متطلبات مكونات التردد، مثل MCU بشكل عام نطاق، معظمه من 4M إلى العشرات من M.
دقة الاهتزاز البلوري: دقة الاهتزاز البلوري بشكل عام هي ±5PPM، ±10PPM، ±20PPM، ±50PPM، وما إلى ذلك، رقائق الساعة عالية الدقة بشكل عام ضمن ±5PPM، وسيختار الاستخدام العام حوالي ±20PPM.
السعة المطابقة للمذبذب البلوري: عادة عن طريق ضبط قيمة السعة المطابقة، يمكن تغيير التردد الأساسي للمذبذب البلوري، وفي الوقت الحاضر، يتم استخدام هذه الطريقة لضبط المذبذب البلوري عالي الدقة.
في نظام الدائرة، يتمتع خط إشارة الساعة عالي السرعة بالأولوية القصوى.يعتبر خط الساعة إشارة حساسة، وكلما زاد التردد، كلما كان الخط أقصر لضمان تقليل تشويه الإشارة إلى الحد الأدنى.
الآن في العديد من الدوائر، يكون تردد الساعة البلورية للنظام مرتفعًا جدًا، وبالتالي فإن طاقة التداخل مع التوافقيات قوية أيضًا، وسيتم استخلاص التوافقيات من سطرين من الإدخال والإخراج، ولكن أيضًا من الإشعاع الفضائي، مما يؤدي أيضًا إلى إذا كان تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور للمذبذب البلوري غير معقول، فسوف يتسبب بسهولة في مشكلة إشعاع طائش قوي، وبمجرد إنتاجه، يكون من الصعب حلها بطرق أخرى.لذلك، من المهم جدًا بالنسبة للمذبذب البلوري وتخطيط خط إشارة CLK عند وضع لوحة PCB.