מתנד קריסטל הוא מעגל מתנד אלקטרוני המשמש לתהודה מכנית של גביש רוטט של חומר פיזואלקטרי. זה ייצור אות חשמלי בתדר נתון. תדר זה משמש בדרך כלל כדי לעקוב אחר זמן לדוגמא שעוני יד משמשים במעגלים משולבים דיגיטליים כדי לספק אות שעון יציב ומשמשים גם לייצוב תדרים עבור משדרי רדיו ומקלטים. גביש קוורץ משמש בעיקר במתנדים בתדרי רדיו (RF). גביש קוורץ הוא הסוג הנפוץ ביותר של מהוד פיזואלקטרי , במעגלי מתנד, אנו משתמשים בהם ולכן הוא נודע כמתנדים קריסטלים. מתוכני קריסטל חייבים להיות מתוכננים כך שהם מספקים קיבול עומס.

ישנם סוגים שונים של מתנד מעגלים אלקטרונים הנמצאים בשימוש הם: מתנדים לינאריים - מתנד הרטלי, מתנד משמרת שלב, מתנד ארמסטרונג, מתנד קלאפ, מתנד קולפיטס . מתנדי הרפיה - מתנד רויר, מתנד טבעת, מולטיברטור ו מתנד מבוקר מתח (VCO). בקרוב נדון בפירוט במתנדים קריסטלים כמו עבודה ויישומים של מתנד קריסטל.

מהו קריסטל קוורץ?

גביש קוורץ מציג תכונה חשובה מאוד המכונה האפקט הפיזואלקטרי. כאשר מפעילים לחץ מכני על פני הגביש, מופיע מתח פרופורציונאלי ללחץ מכני על הגביש. מתח זה גורם לעיוות בגביש. הכמות המעוותת תהיה פרופורציונאלית למתח המופעל וגם מתח חלופי המופעל על גבי קריסטל שהוא גורם לרטט בתדירות הטבעית שלו.

מעגל גביש קוורץ

האיור שלהלן מייצג את סמל אלקטרוני של מהוד גבישים פיזואלקטרי וגם גביש קוורץ במתנד אלקטרוני שמורכב מנגד, משרן וקבלים.

דיאגרמת מעגל מתנד קריסטל

האיור לעיל הוא מתנד קריסטל קוורץ חדש בגודל 20 מגה-הרץ 16 מגה-הרץ וזה סוג של מתנדים קריסטל, שעובד בתדר 16 מגה-הרץ.

מתנד קריסטל

בדרך כלל, טרנזיסטורים דו קוטביים או FETs משמשים לבניית מעגלי מתנד קריסטל. זה בגלל ש מגבר תפעולי ניתן להשתמש במעגלי מתנד בתדרים נמוכים שונים הנמצאים מתחת ל -100 KHz אך פעילים מגברים אין את רוחב הפס לפעול. זו תהיה בעיה בתדרים הגבוהים יותר המותאמים לגבישים הנמצאים מעל 1 מגה-הרץ.

כדי להתגבר על בעיה זו מתוכנן מתנד קריסטל קולפיטס. זה יעבוד בתדרים גבוהים יותר. במתנד הזה, מעגל טנקים LC המספק את תנודות המשוב הוחלף בגביש קוורץ.

דיאגרמת מעגל מתנד קריסטל

מתנד קריסטל עובד

מעגל מתנד הקריסטל פועל בדרך כלל על פי עקרון האפקט הפיזואלקטרי ההפוך. השדה החשמלי המופעל ייצור דפורמציה מכנית על פני כמה חומרים. לפיכך, הוא מנצל את התהודה המכנית של הקריסטל הרוטט, אשר מיוצר עם חומר פיזואלקטרי ליצירת אות חשמלי בתדר מסוים.

בדרך כלל, מתנדים מקריסטל הם יציבים מאוד, מורכבים מגורם איכותי (Q), הם קטנים בגודלם וקשורים כלכלית. לפיכך, מעגלי מתנד קריסטל קוורץ עדיפים יותר בהשוואה לתהודה אחרת כמו מעגלי LC, מזלגות כוונון. בדרך כלל ב מיקרו-מעבדים ובקרי מיקרו אנו משתמשים במתנד קריסטל 8 מגה-הרץ.

“כיצד להכין מפעל להתפלה ”

המקבילה מעגל חשמלי מתאר גם את פעולת הגביש של הגביש. רק הסתכל בתרשים המעגל החשמלי המקביל המוצג למעלה. הרכיבים הבסיסיים המשמשים במעגל, הַשׁרָאוּת L מייצג מסת קריסטל, קיבול C2 מייצג תאימות, ו- C1 משמש לייצוג הקיבול שנוצר בגלל התבנית המכנית של קריסטל, הִתנַגְדוּת R מייצג את חיכוך המבנה הפנימי של הקריסטל, דיאגרמת מעגל המתנד של גביש קוורץ מורכבת משני תהודים כגון סדרת תהודה מקבילה, כלומר שני תדרים מהדהדים.

מתנד קריסטל עובד

תהודת הסדרה מתרחשת כאשר התגובה המופקת על ידי הקיבול C1 שווה ומנוגדת לתגובה המיוצרת על ידי השראות L. fr ו- fp מייצגים תדרים של סדרה ותהודה מקבילה בהתאמה, וניתן לקבוע את הערכים של 'fr' ו- 'fp' באמצעות המשוואות הבאות המוצגות באיור למטה.

התרשים שלמעלה מתאר מעגל שווה ערך, גרף עלילה לתדר תהודה, נוסחאות לתדרי תהודה.

שימושים של מתנד קריסטל

באופן כללי, אנו יודעים כי בתכנון של מיקרו-מעבדים ומיקרו-בקרים, נעשה שימוש במתנדים קריסטלים לצורך מתן אותות השעון. למשל, הבה נבחן 8051 מיקרו-בקרים , בבקר המסוים הזה מעגל מתנד קריסטל חיצוני יעבוד עם 12 מגה-הרץ שהוא חיוני, למרות שמיקרו-בקר זה 8051 (מבוסס על מודל) מסוגל לעבוד ב -40 מגה-הרץ (מקסימום) צריך לספק 12 מגה-הרץ ברוב המקרים מכיוון שעבור מחזור מכונה 8051 דורש 12 מחזורי שעון, כדי לתת קצב מחזור יעיל ב -1 מגה הרץ (לוקח שעון 12 מגה הרץ) עד 3.33 מגה הרץ (לוקח את השעון המרבי 40 מגה הרץ). מתנד הקריסטל המסוים הזה שקצב המחזור הוא 1MHz עד 3.33MHz משמש ליצירת פעימות שעון הנדרשות לסינכרון של כל הפעולות הפנימיות.

יישום מתנד קריסטל

ישנן יישומים שונים למתנד קריסטל בתחומים שונים וחלק מיישומי מתנד הקריסטל מובאים להלן

יישום מתנד קריסטל של קולפיטס

מתנד קולפיטס משמש להפקת אות פלט סינוסי בתדרים גבוהים מאוד. מתנד זה יכול לשמש כסוגים שונים של חיישנים כגון חיישני טמפרטורה בגלל מכשיר ה- SAW בו אנו משתמשים במעגל קולפיטס הוא חש ישירות מפני השטח שלו.

מתנד קריסטל קולפיטס

היישומים של מתנדים של קולפיטס כרוכים בעיקר במקום בו נעשה שימוש במגוון הרחב של התדרים. משמש גם במצב תנודה לא מוטבע ורציף. באמצעות מכשירים מסוימים במעגל הקולפיטס אנו יכולים להשיג יציבות טמפרטורה גבוהה יותר ותדירות גבוהה.

קולפיטס המשמשים לפיתוח תקשורת סלולרית ותקשורת רדיו.

יישומים של מתנד הקריסטל של ארמסטרונג

מעגל זה היה פופולרי עד שנות הארבעים. אלה נמצאים בשימוש נרחב במקלטי הרדיו המתחדשים. בכניסה זו, אות תדר הרדיו מהאנטנה מחובר מגנטית למעגל המיכל באמצעות סלילה נוספת, והמשוב מצטמצם כדי להשיג שליטה בלולאת המשוב. לבסוף, הוא מייצר מסנן ומגבר של תדרי רדיו צרים. במתנד קריסטל זה, מעגל התהודה LC מוחלף בלולאות משוב.

מתנד קריסטל ארמסטרונג

בתחום הצבאי והחלל

עבור מערכת התקשורת היעילה, נעשה שימוש במתנדים קריסטלים בצבא ובחלל. ה מערכת תקשורתית הוא להקים ולמטרת ניווט ולוחמה אלקטרונית במערכות ההדרכה

במחקר ומדידה

מתנדי הקריסטל משמשים למחקר ומדידה לצורך הניווט השמימי ולמטרת מעקב החלל, במכשירים רפואיים ובמכשירי המדידה.

יישומים תעשייתיים של מתנד קריסטל

ישנם יישומים תעשייתיים רבים של מתנד הקריסטל. הם נמצאים בשימוש נרחב במחשבים, מכשור, מערכות דיגיטליות, במערכות לולאה נעולות פאזה, מודמים, ימיים, טלקומוניקציה, בחיישנים וגם בכונני דיסק.

מתנד קריסטל משמש גם בבקרת מנוע, שעון וכדי למחשב דרך, סטריאו ובמערכות GPS. זהו יישום רכב.

מתנדים קריסטלים משמשים במוצרי צריכה רבים. לדוגמא, מערכות טלוויזיה בכבלים, מצלמות וידאו, מחשבים אישיים, צעצועים ומשחקי וידאו, טלפונים סלולריים, מערכות רדיו. זהו יישום הצרכן של מתנד קריסטל.

“הם שקעים AC או DC ”

זה הכל על מה זה מתנד קריסטל , זה עובד, ויישומים. אנו מאמינים שהמידע המופיע במאמר זה מועיל עבורך להבנה טובה יותר של מושג זה. יתר על כן, כל שאילתות בנוגע למאמר זה או כל עזרה ביישום פרויקטים של חשמל ואלקטרוניקה , אתה יכול לפנות אלינו על ידי תגובה בקטע ההערות למטה. הנה שאלה עבורך, מה הפונקציה העיקרית של מתנד קריסטל?

נקודות זיכוי: