Nekorektní blog Petra Kubáče na Blog.cz

Okamžitě když jsem dopsal minulý článek o krystalovém Pierceho oscilátoru uvědomil jsem si, že jsem skočil doprostřed věcí aniž bych zásadní záležitosti objasnil. proto dnešní kapitola bude mít formu otázek a odpovědí .

K čemu jsou krystalové oscilátory z diskrétních součástek ? Osobně nejčastěji generuju pravoúhlý signál tak, že nechám kmitat pin jednočipového procesoru - takovým způsobem se ale dají generovat jenom frekvence přibližně 1/2 - 1/4 frekvence krystalu daného procesoru. V případě mého milovaného AVR je nevyšší frekvence 1/3 rychlosti krystalu a ani se nedá dosáhnout sřídy 1:1 - tedy stejné doby vypnutí a zapnutí. Navíc 8 bitové RISC procesory typu AVR a PIC mají "synchronní periferie" výstupní piny jsou napojeny přes hradlo přímo na sběrnici procesoru - takže i když procesory jou pomalejší svými piny umí kmitat rychleji než 32 a 64 bitové procesory ARMy počínaje a nějakým Intel Core i7 konče.

Existuje možnost generovat kmitočty pomocí specializovaných obvodů a to buď na principu PLL (fázového závěsu) nebo DDS (přímé digitální syntézy), ale to je pro získání frekvence 10,7 MHz do trávoměru kanón na vrabce.

Proč jsou krystalové oscilátory stabilnější než LC nebo RC oscilátory ? Krystal je vybroušená destička, které piezoelektrickým jevem kmitá na určité frekvenci. Krystal opravdu mechanicky kmitá, a pokud bychom měli dostatečně citlivé ucho dokonce bychom ty kmity slyšeli jako pískání. Poslouchat pískání 10.7 MHz je blbost, ale na principu poslechu 32 kHz krystalu v hodinkách se měří jejich přesnost. Frekvence kmitů je jednoznačně určena vlastnostmi a rozměrem křemíku. Podíváme - li se na náhradní schéma krystalu - vidíme že krystal se dá brát jako kombinace sériového a paralelního RLC obvodu. Stabilitu RLC obvodu uurčuje jeho jakost "Q", která se počítá buď jako L1 / R1 nebo jako F0 / delta F - tedy poměr základní frekvence a šířky pásma.

Koeficient Q je u krystallů extrémně vysoký - radioamatéři používají krystalové filry které mají základní kmitočet 9 MHz a propustné pásmo méně než 3kHz to dává Q přes 3000. Jakost Q běžných LC obvodů zřídka dosahuje 100 - krystal tedy funguje jako LC obvod s obrovskou cívkou a nepatrnými kondenzátory - tak velkou že jako skutečná cívka by se taková nedala vyrobit - proto je tak stabilní a málo citlivý na parazitní vlivy.

Teorii kolem krystalů bychom mohli probírat roky. Je to přesně oblast, kde se z kluků stávají profesoři. Třeba takový Ivan Šolc. Začal jako radioamatér co si brousí vlastní krystaly a skočil jako optik vyrábějící extrémně úzkopásmové filtry na sluneční čáru H-alfa, a přitom celý život pracoval se stejným materiálem - oxidem křemičitým alias křemenem. Mezitím ještě stačil mít v roce 1988 přednášku na hvězdárně v Úpici a úplně mi tam zblbnout hlavu. Takže pro dnešek končíme blondýny už zývají.

Nicméně musím ještě vymyslet radu pro brunety: Napříkad - víte že vaše tmavá hříva patrně zahání bojaté blbce, kteří jsou dajní a snadno manipulovatelní ? Zeptejte se kamarádky - blondýny, uvidíte, že mám pravdu.