کوارٹج کرسٹل ڈبل

ہمارے پچھلے آر سی فیز شفٹ آسیلیٹر اور وین برج آسیلیٹر ٹیوٹوریلز میں ، ہمیں اس بارے میں منصفانہ خیال آتا ہے کہ آسیلیٹر کیا ہے ۔ ایک آکسیلیٹر ایک مکینیکل یا الیکٹرانک تعمیر ہے جو چند متغیرات کے لحاظ سے دوپلی پیدا کرتی ہے۔ ایک مناسب اچھا آسکیلیٹر مستحکم تعدد پیدا کرتا ہے ۔

آر سی (ریزٹر-کیپسیسیٹر) یا آر ایل سی (ریزٹر-انڈکٹر-کیپسیٹر) آسکیلیٹر کے معاملے میں ، وہ اچھ choiceے انتخاب میں نہیں ہیں جہاں مستحکم اور درست دوائیوں کی ضرورت ہوتی ہے۔ درجہ حرارت میں بدلاؤ لوڈ اور بجلی کی فراہمی کی لائن کو متاثر کرتا ہے جس کے نتیجے میں آسیلیٹر سرکٹ کا استحکام متاثر ہوتا ہے۔ آر سی اور آر ایل سی سرکٹ کی صورت میں استحکام کو ایک خاص سطح تک بہتر بنایا جاسکتا ہے ، لیکن پھر بھی خاص معاملات میں بہتری کافی نہیں ہے۔

ایسی صورتحال میں ، کوارٹج کرسٹل استعمال کیا جاتا ہے۔ کوارٹج سلیکن اور آکسیجن ایٹموں پر مشتمل معدنیات ہے۔ جب کوارٹج کرسٹل پر وولٹیج کا منبع لاگو ہوتا ہے تو اس کا ردعمل ہوتا ہے۔ یہ ایک خصوصیت تیار کرتا ہے ، جس کی شناخت پائزو الیکٹرک اثر کے طور پر کی جاتی ہے۔ جب وولٹیج کا منبع اس کے اطلاق میں لگایا جاتا ہے تو ، یہ شکل بدل جائے گا اور مکینیکل قوتیں پیدا کرے گا ، اور مکینیکل قوتیں واپس لوٹ آئیں گی ، اور بجلی کا معاوضہ پیدا کریں گی۔

چونکہ یہ توانائی کو الیکٹریکل کو میکینیکل اور میکینیکل کو الیکٹریکل میں تبدیل کرتا ہے اسے Transducers کہا جاتا ہے ۔ یہ تبدیلیاں بہت مستحکم کمپن پیدا کرتی ہیں ، اور جیسا کہ پیزو الیکٹرک اثر مستحکم گھاووں کو پیدا کرتا ہے۔

کوارٹج کرسٹل اور اس کے مساوی سرکٹ

یہ کرسٹل آسیلیٹر کی علامت ہے ۔ کوارٹج کرسٹل کوارٹج وفر کے پتلی ٹکڑے سے بنایا گیا ہے اور اسے دو متوازی دھاتی سطحوں کے مابین سختی سے لیس اور کنٹرول کیا گیا ہے۔ دھاتی سطحوں کو برقی رابطوں کے لئے بنایا گیا ہے ، اور کوارٹج جسمانی سائز اور کثافت پر بھی مضبوطی سے قابو پایا جاتا ہے کیونکہ شکل اور سائز میں ہونے والی تبدیلیوں کا اثر ڈسک فریکوینسی میں ہوتا ہے۔ ایک بار جب اس کی شکل اور کنٹرول ہوجائے تو پیدا ہونے والی تعدد کو طے کرلیا جاتا ہے ، بنیادی تعدد کو دیگر تعدد میں تبدیل نہیں کیا جاسکتا۔ مخصوص کرسٹل کے ل This اس مخصوص تعدد کو خصوصیت کی فریکوئنسی کہا جاتا ہے ۔

اوپری امیج میں ، بائیں سرکٹ کوارٹج کرسٹل کے برابر سرکٹ کی نمائندگی کرتا ہے ، جو دائیں طرف دکھایا گیا ہے۔ جیسا کہ ہم دیکھ سکتے ہیں ، 4 غیر فعال اجزاء استعمال کیے جاتے ہیں ، دو کیپسیٹر سی 1 اور سی 2 اور ایک انڈکٹکٹر ایل 1 ، ریزسٹر آر 1۔ C1 ، L1 ، R1 سیریز میں منسلک ہے اور C2 متوازی میں جڑا ہوا ہے۔

سیریز سرکٹ جس میں ایک کیپسیٹر ، ایک ریزٹر اور ایک انڈکٹر شامل ہے ، کرسٹل اور متوازی سندارتر کے کنٹرول طرز عمل اور مستحکم کاروائیوں کی علامت ہے ، سی 2 سرکٹ یا مساوی کرسٹل کے متوازی گنجائش کی نمائندگی کرتا ہے۔

آپریٹنگ فریکوئینسی پر سی 1 انڈکٹینس ایل 1 کے ساتھ گونجتا ہے۔ اس آپریٹنگ فریکوئنسی کو کرسٹل سیریز فریکوئنسی (fs) کہا جاتا ہے ۔ اس سلسلے کی فریکوینسی کی وجہ سے متوازی گونج کے ساتھ تسلیم شدہ ایک ثانوی تعدد نقطہ۔ L1 اور C1 متوازی سندارتر C2 کے ساتھ بھی گونجتے ہیں۔ متوازی کیپسیسیٹر سی 2 اکثر C0 کے نام کے طور پر بیان کرتا ہے اور اسے کوارٹج کرسٹل کا شنٹ کیپسیٹنس کہا جاتا ہے ۔

تعدد کے خلاف کرسٹل آؤٹ پٹ مائبادہ

اگر ہم دو کیکیسیٹرز کے پار ری ایکٹنس فارمولہ لگاتے ہیں تو ، پھر سیریز کیپسیٹر سی 1 کے ل، ، کیپسیٹیو ری ایکٹینس ہوگا: -

ایکس _{سی 1} = 1 / 2π ایف سی ₁

کہاں،

F = تعدد اور C1 = سیریز کی اہلیت کی قدر۔

متوازی کیپسیسیٹر کے لئے بھی یہی فارمولا لاگو ہوتا ہے ، متوازی سندارتر کی صلاحیت کا اظہار ہو گا: -

ایکس _{سی 2} = 1 / 2π ایف سی ₂

اگر ہم آؤٹ پٹ مائبادہ بمقابلہ تعدد کے مابین تعلقات کا گراف دیکھیں گے تو ہم تعطل میں تبدیلیاں دیکھیں گے۔

اوپری امیج میں ہم کرسٹل آکسیلیٹر کے رکاوٹ وکر کو دیکھتے ہیں اور یہ بھی دیکھتے ہیں کہ جب فریکوینسی تبدیل ہوتی ہے تو یہ ڈھلوان کیسے تبدیل ہوتا ہے۔ اس میں دو نکات ہیں ایک سیریز گونجنے والی تعدد نقطہ اور دوسرا ایک متوازی گونج تعدد نقطہ ہے۔

میں سلسلہ گونج تعدد نقطہ مائبادا بن جاتا ہے کم از کم. سیریز کاپاکیٹر سی 1 اور سیریز انڈکٹر ایل 1 ایک سلسلہ گونج تخلیق کرتے ہیں جو سیریز ریزسٹر کے برابر ہے۔

لہذا ، اس سلسلے کی گونج والی فریکوینسی پوائنٹ پر ، درج ذیل چیزیں ہوں گی: -

دیگر تعدد اوقات کے مقابلے میں مائبادا کم سے کم ہے۔
مائبادا سیریز کے مزاحم کے برابر ہے۔
اس نکتے کے نیچے کرسٹل ایک اہلیت بخش شکل کے طور پر کام کرتا ہے۔

اس کے بعد ، فریکوئنسی تبدیل ہوجاتی ہے اور اس وقت ، متوازی گونج والی فریکوینسی میں ڈھال آہستہ آہستہ زیادہ سے زیادہ نقطہ تک بڑھ جاتی ہے ، اس وقت متوازی گونج تعدد نقطہ تک پہنچنے سے پہلے کرسٹل ایکٹ کو سیریز متعامل کے طور پر کام کرتا ہے۔

متوازی تعدد نقطہ پر پہنچنے کے بعد مائبادا ڈھال قدر میں زیادہ سے زیادہ پہنچ جاتا ہے۔ متوازی کیپسیٹر سی 2 اور سیریز انڈکٹر ایل سی ٹینک سرکٹ تشکیل دیتے ہیں اور اس طرح آؤٹ پٹ مائبادہ زیادہ ہوتا جاتا ہے۔

اس طرح کرسٹل انڈیکٹر کے طور پر یا سیریز اور متوازی گونج میں ایک سندارتر کی طرح برتاؤ کرتا ہے۔ کرسٹل اس دونوں گونج تعدد میں کام کرسکتا ہے لیکن ایک ہی وقت میں نہیں۔ اس کو چلانے کے لئے کسی بھی مخصوص شخص کو مد نظر رکھنے کی ضرورت ہے۔

فریکوئینسی کے خلاف کرسٹل رد عمل

سرکٹ کے سلسلہ میں Reactance اس فارمولے کا استعمال کرتے ہوئے ناپا جا سکتا ہے: -

ایکس _ایس = آر 2 + (ایکس ایل ₁ - ایکس سی ₁) ²

جہاں ، R مزاحمت کی قدر ہے

Xl1 سرکٹ کا سلسلہ شامل کرنا ہے

Xc1 سرکٹ کی سیریز کی اہلیت ہے۔

سرکٹ کا متوازی اہلیت کا اظہار ہوگا: -

ایکس _{سی پی} = -1 / 2π ایف _{سی پی}

سرکٹ کا متوازی رد عمل یہ ہوگا: -

Xp = Xs * Xcp / Xs + Xcp

اگر ہم گراف دیکھیں گے تو یہ اس طرح نظر آئے گا: -

جیسا کہ ہم اوپری گراف میں دیکھ سکتے ہیں کہ سیریز کی گونج کے مقام پر سیریز کا رد عمل الٹا متناسب سی 1 کے متناسب ہے ، اس موقع پر fs سے fp کرسٹل ایکٹ کو inductive سمجھتے ہیں کیونکہ اس مقام پر ، دو متوازی اہلیت نہ ہونے کے برابر ہوجاتی ہے ۔

دوسری طرف ، جب فریکوئنسی fs اور fp پوائنٹس سے باہر ہو تو کرسٹل کیپسیٹو شکل میں ہوگا۔

ہم اس دو فارمولوں کا استعمال کرتے ہوئے سیریز کی گونج کی فریکوئنسی اور متوازی گونج والی تعدد کا حساب لگاسکتے ہیں۔

کوارٹج کرسٹل کے لئے کیو فیکٹر:

Q معیار کی مختصر شکل ہے ۔ یہ کوارٹج کرسٹل گونج کا ایک اہم پہلو ہے۔ یہ Q عنصر کرسٹل کی تعدد استحکام کا تعین کرتا ہے۔ عام طور پر ، کرسٹل کے Q عنصر کی رینج 20،000 سے لے کر 100،000 سے زیادہ ہے ۔ بعض اوقات ، کرسٹل کا Q عنصر 200،000 سے بھی زیادہ قابل مشاہدہ ہوتا ہے۔

کرسٹل کے Q عنصر کا حساب درج ذیل فارمولے کے ذریعہ لگایا جاسکتا ہے۔

Q = X _L / R = 2πfsL ₁ / R

جہاں ، X _L انڈکٹر رد عمل ہے اور R مزاحمت ہے ۔

حساب کے ساتھ کوارٹج کرسٹل آسیلیٹر مثال

جب ہم مندرجہ ذیل نکات دستیاب ہوں گے تو ہم کوارٹج کرسٹل سیریز گونج تعدد ، متوازی گونج تعدد اور کرسٹل کے کوالٹی عنصر کا حساب لگائیں گے۔

R1 = 6.8R

C1 = 0.09970pF

ایل 1 = 3 ایم ایچ

اور سی 2 = 30 پی ایف

کرسٹل کی سیریز گونج تعدد ہے -

کرسٹل کی متوازی گونج والی فریکوینسی ، ایف پی ہے -

اب ، ہم سمجھ سکتے ہیں کہ سیریز کی گونج کی فریکوئنسی 9.20 میگا ہرٹز اور متوازی گونج کی فریکوئنسی 9.23 میگاہرٹز ہے

اس کرسٹل کا Q عنصر ہوگا۔

کولپیٹس کرسٹل آسیلیٹر

بائپولر ٹرانجسٹر یا ایف ای ٹی کی مختلف اقسام کا استعمال کرتے ہوئے کرسٹل آسکیلیٹر سرکٹ بنایا گیا ہے ۔ اوپری امیج میں ، ایک کالپٹس آسکیلیٹر دکھایا گیا ہے۔ تاثرات کے ل the کیپسیٹو وولٹیج ڈویائڈر استعمال کیا جاتا ہے ۔ ٹرانجسٹر کیو 1 عام اخراج کی ترتیب میں ہے۔ اوپری سرکٹ میں R1 اور R2 ٹرانجسٹر کے تعصب کے لئے استعمال کیا جاتا ہے اور سی 1 کو بائی پاس کیپسیسیٹر کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے جو اڈے کو شور سے بچاتا ہے۔

اس کنفیگریشن میں ، کلکٹر سے گراؤنڈ تک رابطے کی وجہ سے کرسٹل شینٹ کا کام کرے گا ۔ یہ متوازی گونج کنفیگریشن میں ہے۔ تاثرات کے لئے کاپاکیٹر سی 2 اور سی 3 استعمال کیا جاتا ہے۔ کرسٹل Q2 متوازی گونج سرکٹ کے طور پر جڑا ہوا ہے۔

کرسٹل میں زیادہ سے زیادہ بجلی کی کھپت سے بچنے کے ل this اس ترتیب میں آؤٹ پٹ بڑھاو کم ہے۔

پیئرس کرسٹل آسیلیٹر

کوارٹج کرسٹل آسیلیٹر میں استعمال ہونے والی ایک اور کنفیگریشن ، جہاں ٹرانجسٹر کو تبدیل کرنے کے لئے جے ایف ای ٹی میں تبدیل کیا گیا ہے جہاں جے ایف ای ٹی بہت اعلی ان پٹ رکاوٹوں میں ہے جب کرسٹل ڈرین سے گیٹ میں کیپسیٹر کا استعمال کرتے ہوئے منسلک ہوتا ہے ۔

اوپری امیج میں ایک پیئرس کرسٹل آسیلیٹر سرکٹ دکھایا گیا ہے۔ سی 4 اس آسکیلیٹر سرکٹ میں ضروری تاثرات فراہم کرتا ہے۔ یہ رائے مثبت آراء ہے جو گونج کی فریکوئنسی میں 180 ڈگری فیز شفٹ ہے۔ R3 رائے کو قابو میں رکھے اور کرسٹل ضروری دوالہ فراہم کرتا ہے۔

پیئرس کرسٹل آسکیلیٹر کو کم سے کم اجزاء کی گنتی کی ضرورت ہے اور اس کی وجہ سے یہ ترجیحی انتخاب ہے جہاں جگہ محدود ہے۔ ڈیجیٹل گھڑی ، ٹائمر اور طرح طرح کی گھڑیاں پیئرس کرسٹل آسکیلیٹر سرکٹ کا استعمال کرتی ہیں ۔ جے ایف ای ٹی وولٹیج کی حد کے ذریعہ آؤٹ پٹ سائن لہر طول و عرض کی چوٹی سے چوٹی کی قیمت محدود ہے۔

CMOS آسیلیٹر

سی ایم او ایس انورٹر کا استعمال کرتے ہوئے متوازی گونج کرسٹل ترتیب استعمال کرنے والا ایک بنیادی دوغلا پن بنایا جاسکتا ہے۔ سی ایم او ایس انورٹر مطلوبہ طول و عرض کے حصول کے لئے استعمال کیا جاسکتا ہے۔ اس میں الٹی سمٹ ٹرگر ہوتا ہے جیسے 4049 ، 40106 یا ٹرانجسٹر-ٹرانجسٹر منطق (TTL) چپ 74HC19 وغیرہ۔

اوپری امیج میں 74HC19N استعمال کیا گیا ہے جو الٹی ترتیب میں سمٹ ٹرگر کی حیثیت سے کام کرتا ہے۔ کرسٹل سیریز کی گونج کی فریکوئنسی میں ضروری دوالہ فراہم کرے گا۔ R1 CMOS کے لئے فیڈ بیک ریزٹر ہے اور اعلی حصول صلاحیتوں کے ساتھ اعلی Q عنصر فراہم کرتا ہے۔ دوسرا 74HC19N بوسٹر کے لئے بوجھ کے لئے خاطر خواہ پیداوار فراہم کرتا ہے۔

انورٹر 180 ڈگری فیز شفٹ آؤٹ پٹ پر کام کرتی ہے اور Q1 ، C2 ، C1 اضافی 180 ڈگری فیز شفٹ فراہم کرتی ہے۔ دوئم کے عمل کے دوران مرحلے کی شفٹ ہمیشہ 360 ڈگری ہی رہتی ہے۔

یہ سی ایم او ایس کرسٹل آسکیلیٹر مربع لہر آؤٹ پٹ فراہم کرتا ہے ۔ زیادہ سے زیادہ آؤٹ پٹ فریکوئنسی سی ایم او ایس انورٹر کی سوئچنگ کی خصوصیت کے ذریعہ طے کی جاتی ہے۔ آؤٹ پٹ فریکوینسی کو کیپسیٹرز ویلیو اور ریزسٹر ویلیو کا استعمال کرتے ہوئے تبدیل کیا جاسکتا ہے۔ C1 اور C2 کو ایک جیسے ہونے کی ضرورت ہے۔

کرسٹل کا استعمال کرتے ہوئے مائکرو پروسیسر کو گھڑی فراہم کرنا

چونکہ کوارٹج کرسٹل آسیلیٹر کے مختلف استعمال میں ڈیجیٹل گھڑیاں ، ٹائمر وغیرہ شامل ہیں ، لہذا یہ مائکرو پروسیسر اور سی پی یو میں مستحکم دوئم گھڑی فراہم کرنے کے لئے بھی ایک مناسب انتخاب ہے۔

مائکرو پروسیسر اور سی پی یو کو آپریشن کے لئے گھڑی کے مستحکم ان پٹ کی ضرورت ہے۔ کوارٹج کرسٹل بڑے پیمانے پر ان مقاصد کے لئے استعمال ہوتا ہے۔ کوارٹج کرسٹل دیگر RC یا LC یا RLC oscillators کے مقابلے میں اعلی درستگی اور استحکام فراہم کرتا ہے۔

عام طور پر گھڑی کی فریکوئنسی مائکروکونٹرولر کے لئے استعمال کی جاتی ہے یا سی پی یو کے ہرٹج سے میگاہرٹز تک ہوتا ہے۔ گھڑی کی یہ تعدد طے کرتی ہے کہ پروسیسر کتنی تیزی سے ڈیٹا پر کارروائی کرسکتا ہے۔

اس تعدد کو حاصل کرنے کے ل two ، ایک ہی سیریز کا کرسٹل جس میں دو ایک ہی ویلیو کیپسیٹرس نیٹ ورک استعمال ہوتا ہے ، متعلقہ ایم سی یو یا سی پی یو کے آسکیلیٹر ان پٹ میں استعمال ہوتا ہے۔

اس شبیہہ میں ، ہم دیکھ سکتے ہیں کہ دو کپیسیٹر والا کرسٹل ایک نیٹ ورک تشکیل دیتا ہے اور مائیکروکنٹرولر یونٹ یا سینٹرل پروسیسنگ یونٹ میں OSC1 اور OSC2 ان پٹ کے ذریعے جڑا ہوا ہے۔ عام طور پر تمام مائکروکانٹرولر یا پروسیسر میں یہ دو پن ہوتا ہے۔ کچھ معاملات میں دو قسم کے او ایس سی پن دستیاب ہیں۔ ایک گھڑی پیدا کرنے کے لئے پرائمری آسکیلیٹر کے لئے اور دوسرا ثانوی آسکیلیٹر کے لئے جو دوسرے ثانوی کاموں کے لئے استعمال کیا جاتا ہے جہاں ثانوی گھڑی تعدد کی ضرورت ہوتی ہے۔ کپیسیٹر کی قیمت 10pF سے لے کر 42 pF تک ہوتی ہے ، اس کے درمیان کچھ بھی نہیں لیکن 15pF ، 22pF ، 33pF بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔