کریستال های نوسان ساز SMD (کوارتز _ اوسیلاتور) مهندسی برق _ الکترونیک

نویسنده :  افشین رشید

نکته :  کریستال قطعه ای الکترونیکی است که وظیفه اصلی آن تولید سیگنال الکتریکی با فرکانس بسیار دقیق (مثلا 16 مگاهرتز ) و در مدارات نقش مهمی دارد.

یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های همه اسیلاتورها، «پایداری فرکانسی» (Frequency Stability) یا به عبارت دیگر، قابلیت اسیلاتور در فراهم کردن فرکانس پایدار در خروجی و با شرایط بار متغیر است.استفاده از تقویت کننده و فیدبک فرم دقیقی از یک اسیلاتور الکترونیکی است . یکی از مهم ترین کاربردهای کریستال ها در ساعت های دیجیتال نیز می باشد که تقریبا در تمام ساعت های دنیا یافت می شود.

کریستال های کوارتز Quartz Crystal

برای رسیدن به سطوح بالای پایداری فرکانسی، لازم است که «کریستال کوارتز» (Quartz Crystal) وظیفه تشخیص فرکانس را به عهده بگیرد. به این ترتیب یک مدار نوسان‌ساز به وجود می‌آید که به طور کلی آن را، «اسیلاتور کریستال کوارتز» (Quartz Crystal Oscillator) می‌نامند.

یکی از مهمترین خصوصیات اسیلاتورهای کریستالی کوارتز این است که نویز در فاز بسیار کمی نشان می دهند. به زبانی دیگر سیگنال تولیدی آن ها یک تون خالص (pure tone) است. این آن ها را در مخابرات پر کاربرد می کند، جایی که سیگنال های پایدار مورد نیاز هستند. و همچنین در وسایل علمی که مرجع دقیق زمانی مورد نیاز است. 

اگر چه کریستال ها می توانند برای هر فرکانس رزونانسی ساخته شوند.

هنگامی که یک منبع ولتاژ به یک قطعه نازک از کریستال کوارتز اعمال می‌شود، شکل آن تغییر می‌کند. این خاصیت در کریستال، «اثر پیزو-الکتریک» (Piezo-Electric Effect) نام دارد. اثر پیزو-الکتریک، خاصیتی از کریستال است که در آن بار الکتریکی، با تغییر شکل کریستال نیروی مکانیکی ایجاد می‌کند. به صورت معکوس، نیروی مکانیکی وارد بر کریستال نیز می‌تواند بار الکتریکی تولید کند.پیزو-الکتریک را می‌توان در دسته ترانسدیوسرها قرار داد. 

این قطعات، یک نوع از انرژی را به نوع دیگری از انرژی (الکتریکی به مکانیکی و مکانیکی به الکتریکی) تبدیل می‌کنند. اثر پیزو-الکتریک، باعث ایجاد لرزش‌های مکانیکی یا نوسان الکتریکی می‌شود که می‌توان از آن به جای مدار تانک LC در اسیلاتورها استفاده کرد.

  • نویسنده: افشین رشید