نوسان ساز عالی


ترمین (به روسی: Терменво́кс، به انگلیسی: Theremin) در سال ۱۹۱۹ توسط لئون ترمین فیزیکدان روسی اختراع شد. امروزه این ساز منحصر به فرد بسیار مورد توجه هنرمندان قرار گرفته است.
اره موزیکال
ترمین نه تنها شبیه هیچ سازی نیست، بلکه شیوه نواختن آن هم منحصر به فرد است. به این ترتیب که این ساز بدون لمس شدن نواخته می شود. صدا توسط دو نوسان ساز به وجود می آید که با هم به ارتعاش در می آیند. یکی از نوسان سازها در فرکانسی با طیفی بالاتر از حد شنوایی انسان عمل می کند و فرکانس های نوسان ساز دیگر با ورود دست به میدان مغناطیسی تغییر می کند. ضرباهنگ فرکانس که تفاوت میان فرکانس های دو نوسان ساز است، صدایی است که می شنویم.
زمانی که ترمین روشن می شود، یک میدان مغناطیسی اطراف ساز را فرا می گیرد و زمانی که دست نوازنده به این میدان وارد می شود، تغییراتی در فرکانس و حجم صدا ایجاد می شود. دو آنتن از بدنه ترمین خارج شده اند که یکی کنترل کننده فرکانس صدا (pitch) و دیگری کنترل کننده حجم و مقدار آن است. زمانی که دست نوازنده به سمت آنتن عمودی حرکت می کند، صدا زیرتر و ریزتر می شود و نزدیک کردن دست به آنتن افقی سبب کم شدن بلندی صدای ساز میشود. از آنجایی که هیچ تماس فیزیکی بین ساز و نوازنده وجود ندارد، نواختن ترمین به مهارت بالا و گوش موسیقی عالی نیاز دارد.
ساز ترمین اولیه محصول پژوهش های با پشتوانهٔ دولتی کشور روسیه پیرامون حسگرهای مجاورتی است. این ساز توسط فیزیک دان روس تبار به نام لو سرگیویوچ ترمن (که در غرب با نام لئون ترمین شناخته می شود) در ماه اکتبر سال ۱۹۲۰ میلادی و پس از در گرفتن جنگ داخلی روسیه اختراع شد. او پس از اجراهای متعدد در اروپا، که در خلال آن ها اختراع خود را در اجراهای مملو از بیننده ارائه نمود، به ایالات متحده نقل مکان نمود، جائی که اختراع خود را در سال ۱۹۲۸ به ثبت رساند. او منعاقبا نائل به تولید انبوه این ساز توسط شرکت آمریکائی آرسی ای (به انگلیسی: RCA) شد.

کریستال

برای ایجاد یک سیگنال یا موج متناوب از مدارات اسیلاتور استفاده میشود.این موج با استفاده از اسیلاتور RC و یا اسیلاتور کریستالی بدست میاد.در واقع اسیلاتور یک سیگنال DC را از منبع تغذیه DCگرفته و اونو به یک سیگنال ACویا نوسانی تبدیل می کند.
این سیگنال نوسانی از شارژ و دشارژ خازن درست میشه و بسته به اندازه مقاومت و خازن به کار رفته در اسیلاتور میتوان زمان نوسان ساز عالی نوسان یا مقدار سیگنال رو کنترل کرد.
یکی از مهمترین و پرکاربردترین قطعات در صنعت الکترونیک ، کریستال ها هستن که برای تولید سیگنال الکتریکی با فرکانس خاص و دقیق است.
جنس کریستال ها از سیلیس است. سلیس به دو صورت کریستالی و غیر کریستالی یافت می شوند.
اساساً کریستالها دو خاصیت مهم رو میتونن داشته باشن ؛ یکی خاصیت پیزو الکتریک و دیگری خاصیت پیرو الکتریک !

خاصیت پیزو الکتریک یعنی اینکه کانی کریستال تحت یک تنش یا فشار ، الکتریسیته تولید بکنه و یا برعکس ؛ تحت یک میدان الکتریکی ( الکتریسیته ) کرنش کرده و نوسان کنه.وظیفه اینها نگهداشتن فرکانس مدارهای نوسانساز ، روی یک فرکانس خاص هستش
پیرو الکتریک هم یعنی اینکه کانی کریستال ، تحت حرارت ، الکتریسیته تولید بکنه که البته بعضی از کریستالها این خاصیت رو دارند.

شماتیک کریستال در مدارات الکترونیکی

فرکانس یک نوسان ساز عالی کریستال ب ظرافت جنس اون کریستال بستگی داره و هرچه کانی کریستال بیشتر باشه باید کریستال ظریف تر هم باشه
معمولا کریستالهایی که ساخته میشن فرکانسشون بین 4 تا 40 مگاهرتز هست و لزومی هم نداره که فراتر از این محدوده ساخته بشه ؛ چون به واسطه مدارهای مقسم و چند برابر کننده ، میتونیم فرکانسشون رو کم و زیاد کنیم ! (تغیر داده بشه)

کاربرد کریستال:

کریستال در تولید فرکانس خاص و دقیق در مدار و همچنین جاهایی ک نیاز به دقت بالایی نوسان ساز عالی دارن مثل کاربرد در ساعت دیجیتالی(البته کریستال با فرکانس پایین) به کاربرده میشن و همچنین میتوان ازین قطعه در ساخت مدارات فرستنده با ثبات در صنعت مخابرات استفاده کرد چون که تغییرات دما بر فرکانس کاری کریستال تاثیر آنچنانی نداشته و میتوان با آن اسیلاتورهایی ساخت که با ثبات و تغییر ناپذیر با دما باشن.

مدار اسیلاتور:

دلیل استفاده از خازن توجه شود ک برای نویزگیری فرکانس تولید شده نیس بلکه بخاطر اینه که مدار نوسان ساز داخل میکرو هست و تنها یک نوسان ساز عالی المان بعنوان کریستال هس که باید به این مدار از خارج میکرو اضافه کرد تا بتونه فرکانس ایجاد کنه و کریستال ب تنهایی نمیتونه فرکانس تولید کنه و خازن هم برا اینه که ولتاژ بر سر کریستال بیفته و مدار نوسان ساز تکمیل بشه.

کریستال مناسب برای مدار:

گفتن این نکته هم بهتره که نوع کریستال(فرکانس کریستال) و مقدار خازنی که در طرفین کریستال نصب میشه رو از روی دیتاشیت میکروکنترلر تعیین بشه.
بعبارتی از هر کریستالی با هر اندازه ی فرکانس تولیدی در مدار نمیتوان استفاده کرد زیرا انتخاب کریستال با توجه به حداکثر میزان فرکانس کاری مدار می باشد. برای مثال برای یک میکروکنترلر خانواده AVR نمی توان از کریستال های با فرکانس بیشتر از حداکثر فرکانس کاری میکرو که در دیتاشیت آن ذکر شده استفاده کرد.
علاوه بر آن برخی از میکرو های جدید به عنوان مثال میکروکنترلر های سری ARM7 که از معماری نوین Harward بهره میبرند دارای قسمت PLL هستند که فرکانس برخی از بخش های میکرو را چند برابر فرکانس اصلی ورودی میکند که به این نکته نیز باید دقت نمود.

تفاوت کریستال با اسیلاتور:

کریستال ها بخشی از مدار اسیلاتور هستند. وقتی شما کریستال به میکروکنترلر متصل می کنید در واقع مدار اسیلاتور داخلی میکروکنترلر را تکمیل می کنید و این اسیلاتور شروع به کار می کند و کلاک مورد نیاز میکرو تامین می شود.

کاربرد کریستال در AVR:

از این قطعه برای افزایش فرکانس کاری میکرو استفاده میشه،مثلا فرکانس داخلی atmega32حداکثر ۸MHZ هستش و برای اینکه بخواییم برنامه با سرعت ببشتر نوسان ساز عالی اجرا بشه باید ازین قطعه استفاده کنیم که البته به atmega32خداکثر از کریستال 16MHZ میشه استفاده کرد.البته لازم به ذکره ک در مداراتی ک نیازی ب افزایش فرکانس میکرو نیس و فرکانس موردنظرمون جز رنج فرکانس داخلی میکرو باشه نیازی ب اضافه کردن کریستال نیس مگر اینکه بخاییم دما تاثیری بر مدار نداشته باشد یا مدارمون از دقت بالایی برخوردار باشه.

در میکروپروسسورها و میکروکنترلرها معمولا دو پایه وجود دارد به نام های OSC1 و OSC2 یا XTAL1 و XTAL2 که کریستال رو به آن دو پایه وصل میکنند.

انتخاب اسیلاتور مناسب برای میکروکنترلرتان

داخلی یا خارجی؟ کوارتز یا سرامیک؟ نوسان ساز کریستالی یا نوسان ساز سیلیکونی؟ انتخاب‌ها زیاد است، اما کدام برای شما مناسب است؟ در این مقاله شما را برای انتخاب بهترین از میان اسیلاتورهای مختلفی که در دیتاشیت آمده راهنمایی میکنیم.

گزینه‌های پیش رو

هر میکروکنترلر به یک منبع کلاک نیاز دارد. CPU, Memory Bus, Peripherals. سیگنال کلاک در همه جای یک میکروکنترلر حضور دارد. کلاک سرعت اجرای دستورالعمل‌ها توسط پردازنده، نرخ تبادل ارتباط سریال، زمان مورد نیاز برای تبدیل از آنالوگ به دیجیتال و خیلی چیزهای دیگر را تعیین می‌کند.

همه‌ی این اعمال به بخشی به نام اسیلاتور بازمی‌گردد. بنابراین، شما نیاز به اسیلاتوری دارید که بازدهی که از میکروکنترلر انتظار دارید را برای شما تأمین کند. گاهی اوقات بعضی از اسیلاتورها نسبت به بقیه پیچیده‌تر و یا گران‌تر اند، بنابراین انتخاب اسیلاتور شما باید نمایانگر میزان اهمیت کاهش هزینه و یا پیچیدگی مدار باشد.

چند راه برای تولید یک سیگنال کلاک برای میکروکنترلر وجود دارد. دیتاشیت میکروکنترلر شما اطلاعات کافی در مور این که چه اسیلاتورهایی قابل استفاده‌اند و نحوه‌ی راه اندازی آن‌ها به نحوی که سازگار با سخت افزار باشند به شما می‌دهد.نوسان ساز عالی

با یک لیست شروع می‌کنیم و در ادامه در مورد هر کدام بحث می‌کنیم:

داخلی

  • معمولاً از یک مدار شامل خازن و مقاومت تشکیل شده
  • حلقه قفل فاز به عنوان ضررب کننده فرکانسی

خارجی

  • CMOS clock
  • Crystal
  • Ceramic resonator
  • Resistor–capacitor
  • Capacitor only

اسیلاتور داخلی

ساده‌ترین گزینه اسیلاتور داخلی است و تا زمانی که ممکن است از اسیلاتور داخلی نوسان ساز عالی استفاده کنید. در این حالت به هیچ قطعه خارجی نیاز نیست و به دلیل طراحی دقیق خیالتان از بابت فرکانس انتخاب شده راحت است. اطلاعات مربوط به بازدهی، دقت، duty cycle، وابستگی دمایی و غیره در دیتاشیت موجود است.

مهم‌ترین معایب اسیلاتور داخلی نبود دقت و پایداری است. فرکانس پایه‌ی آن به عناصر پسیوی که مدار اسیلاتور را می‌سازند وابسته است که تغییرات این المان‌ها هم کم نیست. خازن‌ها و مقاومت‌ها با دما تغییر می‌کنند، بنابراین اسیلاتورهای RC داخلی با تغییر دما فرکانسشان تغییر می‌کند.

در عمل در میکروکنترلر های قدیمی این میزان تغییرات می‌تواند ±۲۰% باشد. هرچند در میکروکنترلرهای جدید این مقدار به ±۱٫۵% هم رسیده. یک راه دیگر برای گسترش قابلیت‌های این اسیلاتور استفاده از Calibration Register داخلی میکروکنترلر در صورت پشتیبانی است. با تنظیم این رجیستر می‌توان مقدار فرکانس این اسیلاتور را تنظیم کرد.

مورد دیگر در اسیلاتورهای داخلی حلقه قفل فاز است که به اسیلاتوری داخلی با کیفیت کم و سرعت زیاد اجازه می‌دهد مانند یک اسیلاتور خارجی با ثبات باشد. البته این مورد بدون المان‌های خارجی کار نمی‌کند اما هنگامی که یک سیگنال با کیفیت کلاک در PCB موجود است اما به دلیل سرعت کم قابلیت استفاده در میکروکنترلر را ندارد می‌توانید از حلقه قفل فاز برای چند برابر کردن فرکانس آن برای استفاده در میکروکنترلر بهره ببرید.

CMOS Clock

یک گزینه‌ی دیگر برای تولید سیگنال کلاک “CMOS clock” نامیده می‌شود. CMOS clock هنگامی مناسب است که در طراحی شما مشخصات الکتریکی ورودی میکروکنترلر با مشخصات الکتریکی این اسیلاتور سازگار باشد. عموماً این مشخصات مشکل ساز نمی‌شود لذا به دو مورد از این اسیلاتورها اشاره می‌کنیم.

مورد اول “کریستال اسیلاتور” است. اشتباه نکنید فقط کریستال در اینجا نقش ندارد بلکه جزوی از یک مدار CMOS است. در حقیقت خود کریستال کوارتز به تنهایی یک اسیلاتور نیست بلکه المان اصلی یک مدار اسیلاتور کریستال کوارتز است که مداری شبیه مدار زیر دارد:

cmos-oscillator

هنگامی که شما به دقت و پایداری خیلی زیاد بدون پرداختن هزینه‌ی زیاد برای آی سی‌های دارای کریستال نیاز دارید، این اسیلاتوها مناسب شما اند. میزان خطای فرکانسی این اسیلاتور ها ۰٫۰۰۲% است.کریستال اسیلاتورها ابزارهای هوشمندی هستند که از یک کریستال کوارتز و یک مدار برای تولید یک سیگنال استاندارد کلاک دیجیتال تشکیل شده‌اند. بنابراین با این اسیلاتور شما به پایداری و دقت کریستال بدون نگرانی از جانب خازن‌های بار، طراحی دقیق PCB و… دست پیدا می‌کنید. در عمل در بسیاری از موارد نیازی نیست که یک مدار را به همراه کریستال کوارتز ببندید بلکه المان‌هایی که البته در بازار ایران هم به وفور یافت می‌شود وجود دارد که معروف به کریستال اسیلاتور اند و دارای چهار پایه برای تغذیه و گرفتن خروجی اسیلاتور اند. نمونه‌ای از آن‌ها در عکس زیر قابل مشاهده است. این ماژول‌ها در اصل مدار کامل کریستال اسیلاتور شامل کریستال کوارتز هستند. در برخی از موارد (به عنوان مثال میکروکنترلرهای AVR) مدار نوسان ساز کریستال اسیلاتور در داخل میکروکنترلر جایگذاری شده و شما فقط کافی است تا کریستال کوارتز به همراه خازن‌های لازم که جزئیات آن‌ها در دیتا شیت آمده را خارج از میکروکنترلر قرار دهید.

oscmodule

مورد دوم “silicon oscillator” است. همانطور که از نام آن هم پیداست به آی سی‌های اسیلاتوری اشاره می‌کند که نه بر اساس کریستال کوارتز و نه بر اساس نوسان سازهای سرامیکی هستند. این المان‌ها متنوع بوده و راه اندازی آنها راحت است و در برخی موارد می‌توانند دقیق باشند. به عنوان مثال آی سی LTC6930 از کمپانی Linear tech فقط نوسان ساز عالی با یک خازن بای پس سیگنال کلاک را تولید کرده و به شما تحویل می‌دهد. از این دست آی سی‌ها یک آی سی قدیمی در ایران وجود دارد نوسان ساز عالی به نام IC555 که ماکزیمم فرکانس آن بسته به نسخه آی سی از ۵۰۰ کیلوهرتز تا ۲ مگاهرتز متفاوت است.

LTC6930

LTC6930_2

اسیلاتورهای سیلیکونی از اسیلاتورهای کریستالی و سرامیکی قابل‌اطمینان‌ترند به خصوص در محیط‌های خشن دارای تکان‌های شدید و البته گران‌تر هم هستند. در آینده در مورد انواع این اسیلاتورها و نحوه ی عملکرد آن ها به تفضیل صحبت خواهیم کرد.

شبیه سازی نوسان ساز با آی سی تایمر ۵۵۵ با متلب

در الکترونیک های آنالوگ ، اسیلاتورها و اجرای آنها با استفاده از مدارهای یکپارچه (IC) موضوع مهمی است. از آنجایی که IC تایمر ۵۵۵ قابل درک و انعطاف پذیری کافی است و متناسب با برنامه های متنوع ، از آن در پیکربندی چندوبرابر (اسیلاتور) حیرت آور برای اهداف مطالعه استفاده می شود. در حالی که موضوع را در کلاس می پوشانید ، مربیان اغلب از شبیه سازهای مدار مانند Proteus و TINA استفاده می کنند تا تغییر شکل موج خروجی ۵۵۵ تایمر IC را با تغییر مقادیر مقاومت یا خازن نشان دهند

شبیه سازی نوسان ساز با آی سی تایمر ۵۵۵ با متلب

ما در اینجا یک برنامه آزمایشی برای یک مولتی ویبراتور مبتنی بر تایمر ۵۵۵ مبتنی بر تایمر ارائه می دهیم ، که با استفاده از رابط کاربری گرافیکی (GUI) در محیط MATLAB 2014 اجرا نوسان ساز عالی می شود ، همانطور که در شکل ۱ نشان داده شده است. در حالت astable هنگامی که کاربر مقادیر اجزای خارجی (R1 ، R2 و C) را وارد نوسان ساز عالی کرده و دکمه “Run” را فشار می دهد ، شبیه ساز دوره زمانی ، فرکانس و چرخه وظیفه موج مربع را فراهم می کند. این برنامه همچنین شکل موج مربع خروجی را در پنجره شکل نشان می دهد (شکل ۲). GUI همچنین نمودار مدار برای تایمر عملیاتی ۵۵۵ را در حالت astable نشان می دهد.

همانطور که قبلاً ذکر شد ، از تایمر ۵۵۵ برای تولید موج مربعی در حالت astable استفاده می شود. دوره زمانی (یا فرکانس) و چرخه وظیفه مولتی ویبراتور قابل تحمل توسط اجزای خارجی R1 ، R2 و C تعیین می شود

شبیه سازی نوسان ساز با آی سی تایمر ۵۵۵ با متلب توسط متخصصان گروه پروماد انجام شده است.فایلهای نرم افزاری پروژه به صورت کامل پس از خرید فایل بلافاصله در اختیار شما قرار خواهد گرفت.

ترمین

عکس ترمین

ترمین (به روسی: Терменво́кс، به انگلیسی: Theremin) در سال ۱۹۱۹ توسط لئون ترمین فیزیکدان روسی اختراع شد. امروزه این ساز منحصر به فرد بسیار مورد توجه هنرمندان قرار گرفته است.
اره موزیکال
ترمین نه نوسان ساز عالی تنها شبیه هیچ سازی نیست، بلکه شیوه نواختن آن هم منحصر به فرد است. به این ترتیب که این ساز بدون لمس شدن نواخته می شود. صدا توسط دو نوسان ساز به وجود می آید که با هم به ارتعاش در می آیند. یکی از نوسان سازها در فرکانسی با طیفی بالاتر از حد شنوایی انسان عمل می کند و فرکانس های نوسان ساز دیگر با ورود دست به میدان مغناطیسی تغییر می کند. ضرباهنگ فرکانس که تفاوت میان فرکانس های دو نوسان ساز است، صدایی است که می شنویم.
زمانی که ترمین روشن می شود، یک میدان مغناطیسی اطراف ساز را فرا می گیرد و زمانی که دست نوازنده به این میدان وارد می شود، تغییراتی در فرکانس و حجم صدا ایجاد می شود. دو آنتن از بدنه ترمین خارج شده اند که یکی کنترل کننده فرکانس صدا (pitch) و دیگری کنترل کننده حجم و مقدار آن است. زمانی که دست نوازنده به سمت آنتن عمودی حرکت می کند، صدا زیرتر و ریزتر می شود و نزدیک کردن دست به آنتن افقی سبب کم شدن بلندی صدای ساز میشود. از آنجایی که هیچ تماس فیزیکی بین ساز و نوازنده وجود ندارد، نواختن ترمین به مهارت بالا و گوش موسیقی عالی نیاز دارد.
ساز ترمین اولیه محصول پژوهش های با پشتوانهٔ دولتی کشور روسیه پیرامون حسگرهای مجاورتی است. این ساز توسط فیزیک دان روس تبار به نام لو سرگیویوچ ترمن (که در غرب با نام لئون ترمین شناخته می شود) در ماه اکتبر سال ۱۹۲۰ میلادی و پس از در گرفتن جنگ داخلی روسیه اختراع شد. او پس از اجراهای متعدد در اروپا، که در خلال آن ها اختراع خود را در اجراهای مملو از بیننده ارائه نمود، به ایالات متحده نقل مکان نمود، جائی که اختراع خود را در سال ۱۹۲۸ به ثبت رساند. او منعاقبا نائل به تولید انبوه این ساز توسط شرکت آمریکائی آرسی ای (به انگلیسی: RCA) شد.

الکتروکیتز – لذت الکترونیک

‏8 دیدگاه در نوشته‌ی “ اسیلاتور کریستالی چیست و روش تست کریستال ”

  1. علی رضا ‏17/11/2020 در 8:13 ق.ظ

خیلی عالی ممنونم از راهنمایی شفافتون

سلامت باشید خواهش میکنم

سلام خسته نباشین ازتوضیحاتی که دادین حالا اگه اسلوسکوپ نبودبامولتی متردیجیتال چجوری میشه تست کردبایدرو رنج فرکانس بذاری وتست کنیم

سلام مولتی مترهای جدید یک حالتی بنام سنجش فرکانس دارن روی اون قرار میدیم و پراب منفی مولتی متر را به اتصال مشترک یا بدنه و پراب مثبت را به خروجی کریستال متصل میکنیم

ایاباگوشی کریستالی میتوان گوشی کریستالی ساخت

ایا با کریستال میتوان گوشی کریستالی ساخت + خیر

دیدگاهتان را بنویسید

محصولات دانلودی الکتروکیتز

دسترسی به مطالب رایگان

لینکهای مفید و مرتبط

پشتیبان خرید پکیج آموزشی

در صورتی که پس از خرید پکیج های آموزشی ما مشکلی در دانلود و اجرای پکیجها برای شما پیش آمد در واتس اپ به شماره 09374888913 پیام دهید تا مشکلتان را برطرف نماییم ، این شماره پشتیبان سایت است ؛ لطفا از پیام دادن جهت سوالات برقی و مسائل شخصی خودداری نمایید .

ضمانت پرداخت ( گواهینامه ها )

برای نمایش گواهینامه های تضمین پرداخت در سایت الکتروکیتز که از سمت شرکت زرین پال صادر شده است بر روی لوگوهای زیر کلیک نمایید



اشتراک گذاری

دیدگاه شما

اولین دیدگاه را شما ارسال نمایید.