کریستال الکترونیکی

کریستال یک قطعه ی الکترونیکی 2 پایه می باشد که یک سیگنال الکتریکی بسیار دقیق با فرکانس خاص (مثلا فرکانس 16MHz) را تولید می کند.
به عبارت دیگر کریستال در مدار اسیلاتور ، به منظور تولید نوسانات بکار گرفته می شود. کریستال ها با فرکانس شان شناخته می شوند. به این معنا که با قرار دادن یک کریستال در مدار اسیلاتور، فرکانس خاص آن کریستال تولید می شود. به این قطعه که نوسان‌ساز کریستال(Crystal oscillator) نیز می گویند، نوعی نوسان‌ساز الکتریکی است که از قانون تشدید و اثر فشاربرقی در کریستال کوارتز استفاده می‌کند.

بطور کلی در بحث میکروکنترلرها و مدارات دو نوع اسیلاتور کریستالی داریم:

                                                            
نوسان ساز کریستالی  معمولاً برای زمان‌بندی و ایجاد سیگنال ساعت در مدارهای مجتمع استفاده می‌شود. کاربرد دیگر این قطعه زمانی می باشد که در یک مدار نیاز به تولید فرکانس بالاتری باشد. به طور مثال در بسیاری از میکروهای avr، در کنار مدار یک کریستال(معمولا 16 مگاهرتز) نیز قرار می دهند تا فرکانس کار مدار را بالا ببرند.
به عبارت دیگر 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.  این ماژول‌ها در اصل مدار کامل کریستال اسیلاتور شامل کریستال کوارتز هستند.میزان خطای فرکانسی این اسیلاتور ها ۰٫۰۰۲% است.

مدار اسیلاتور کریستالی نوسان را با گرفتن سیگنال ولتاژی از رزونانس کننده ی کوارتز، تقویت آن و فیدبک کردن آن به رزونانس کننده، نگه می دارد. سرعت خم و راست شدن کوارتز فرکانس رزونانس است و توسط برش اندازه کریستال تعیین می شود.

کریستال های فرکانس بالا معمولا به شکل صفحه مستطیلی ساده ای بریده می شوند. کریستال های فرکانس پایین، مثل آن هایی که در ساعت های دیجیتالی استفاده می شود، به شکل یک دیاپازون (tuning fork) بریده می شوند. کریستال های کوارتز زمان سنجی برای فرکانس های از ده ها کیلوهرتز تا ده ها مگاهرتز ساخته می شوند. سالانه بیشتر از دو میلیارد کریستال تولید می شود. اکثر آن ها برای استفاده در ساعت های مچی، ساعت ها، و مدارات الکترونیکی هستند. هر چند، کریستال کوارتز داخل ابزارهای تست و اندازه گیری مثل شمارنده ها، سیگنال ژنراتورها و اسیلوسکوپ ها نیز پیدا می شود.
همچنین از کریستال ها برای ساخت مدارات فرستنده با ثبات در صنعت مخابرات استفاده می کنند چون که تغییرات دما بر فرکانس کاری کریستال تاثیر آنچنانی نداشته و می توان با آن اسیلاتورهایی ساخت که با ثبات تر بوده و تغییر ناپذیر با دما باشند.