Etusivu
Tietokoneet
Elektroniikka
Autot
Webmasters
Download
Linkit
Palaute
Pelit
Sekalaista

eXTReMe Tracker

Kiteet

Yleistä

Kiteitä on monenlaisia eri käyttötarkoituksia varten. On sekä sarja- että rinnakkaisresonanssikiteitä. Riippuu käytetystä kytkennästä kumpaa kidetyyppiä siinä pitäisi käyttää. Sarja- ja rinnakkaisresonssikiteet ovat ominaisuuksiltaan hyvin samanlaisia, mutta niiden ero liittyy kiteen kalibrointiin: Sarjaresonassikiteet on viritetty sarjaresonassipiirissä. Sama kide toimii myös rinnakkaisresonanssipiirissä, mutta hieman eri taajuudella.

Nykyään lähes kaikki kiteet ovat perustaajuudella värähteleviä rinnakkaisresonanssikiteitä, eikä yleensä komponenttikaupoista muuta saa. Tosin hyvinkin pitkälti kaikki kytkennät voidaan toteuttaa rinnakkaisresonanssikiteellä, joten sarjaresonanssikiteiden tarve jää aika minimaaliseksi.

Käyttö

Kiteitä käytetään lähes kaikissa digitaalisissa laitteissa, muunmuassa tietokoneissa, digitaalikelloissa, matkapuhelimissa ja muissa vastaavissa. Myös joissakin analogisissa laitteissa käytetään kiteitä tahdistamiseen, muunmuassa radiopuhelimissa ja televisiossa. Jopa pesukoneissa olen nähnyt kiteitä käytettävän.

Kide ja siihen liittyvät kytkennät (taajuuden jakajat ja kertojat, ...) määräävät esimerkiksi tietokoneen kellotaajuuden. Radiopuhelimissa kiteitä käytetään kantoaallon taajuuden määrittämiseen. Kiteitä käytetään siis yleensä jonkin taajuuden tai ajoituksen tarkkaan määrittämiseen silloin, kun esimerkiksi RC-oskillaattorin tarkkuus ei riitä.

Usein esimerkiksi mikrokontrollereissa kide kytketään alla olevan kuvan mukaisesti hyvin yksinkertaisesti kahden kondensaattorin avustuksella mikrokontrolleriin. Kondensaattorit ovat yleensä jotakin 33pF kokoluokkaa.

Kiteen kytkemisesimerkki

Taajuuden jakajat

Nykyään esimerkiksi tietokoneen kellotaajuus on joko jumppereilla tai jopa ihan ohjelmallisesti säädettävissä. Tähän tarvitaan muutakin kuin pelkkä kide. Yleensä tähän käytetään ohjelmoitavaa taajuuden jakajaa. Niissä on yleensä muutamia sisäänmenonastoja, joilla määrätään taajuuden jakosuhde.

Hyvin yksinkertaisena taajuuden jakajana voidaan joissakin tapauksissa käyttää jopa kiikkupiiriä (flip-flop), jolla saa helposti jaettua taajuuden kahdella. Myös erilaisilla laskuripiireillä saa toteutettua alkeellisia taajuuden jakajia. Esimerkkikytkentöjä löytyy Logiikkapiirikytkentöjä -sivulta.

Kideoskillaattori

Valmiita kideoskillaattoreita on myytävänä, joten itse ei välttämättä tarvitse moista ruveta rakentelemaan. Kideoskillaattorit ovat yleensä nelijalkaisia, metalliseen DIL-koteloon pakattuja satiaisia.

Muutamia kideoskillaattoreita: AEL1200, AEL9710 (AEL Crystals), SG531, SG615 (Seiko), EXO-3C (IQD).

Tyypillinen kideoskillaattorin nastajärjestys (DIL14-koteloinen):

  • 1 - N/C tai Enable/Disable
  • 7 - GND
  • 8 - Output
  • 14 - +V DC (käyttöjännite)

Nastan 1 tunnistaa yleensä siitä, että yksi kulma on terävä ja loput kolme ovat pyöristettyjä. Joskus pinnijärjestys on jopa painettu oskillaattorin pintaan tai nastan 1 kohdalla on jonkinnäköinen merkki, esimerkiksi piste.

Periaatteessa kideoskillaattorin saa kasattua mistä tahansa invertteristä, oskillaattorikiteestä ja parista kondensaattorista, mutta se on silti helppo saada kämmättyä värähtelemään väärän kertaluokan resonanssilla tai prosenttitolkulla pielessä olevalla taajuudella kiteen yliohjauksesta johtuen.

Ongelmilta voi välttyä ottamalla piirilevyn suunnittelussa huomioon muutamia asioita:

  • Käytä oskillaattoripiirissä mahdollisimman lyhyitä vetoja
  • Muista riittävät maatasot
  • Huolehdi oskillaattorin jännitteen stabiloinnista (esim. oskillaattorille oma regulaattori)
  • Vedä muut signaalijohtimet riittävän kaukaa oskillaattoripiiristä
  • Älä käytä oskillaattoripiirissä olevaa invertteripiiriä muiden signaalien invertoimiseen (crosstalk eli ristiinkuuluminen)
  • Käytä oskillaattorin invertteripiirin muita inverttereitä oskillaattorin lähtöpuskureina
  • Tarvittaessa koteloi oskillaattoripiiri pellillä, joka on maadoitettu maatasoon häiriöiden eristämiseksi

Suhtkoht luotettavasti toimiva kytkentä 14MHz kiteellä:

Kideoskillaattorin esimerkkikytkentä

Kytkennässä pitää olla mahdollisimman lyhyet johdotukset. R1:n tehtävä on estää kiteen yliohjautumista, jolloin taajuus ei olisi tarkka. Tässäkin jää sovittamatta kiteen haluama kapasitiivinen kuorma, mutta se ei yleensä haittaa, koska heitolla on väliä lähinnä kellopiirien kanssa.

74HCU04:n pitäisi olla helposti saatavissa, muita piirejä HCU-sarjassa ei juuri olekaan. HCU-sarjan piirit ovat lähes samanlaisia kuin HC-sarjan piirit, mutta siitä puuttuu lähdöistä puskurointiaste, joten ne toimivat myös analogisissa kytkennöissä jossain määrin lineaarisina.

Mutta jos 74HCU04:ta ei löydy, niin luultavasti HC:kin toimii. Kannattaa tarkistaa, että kytkentä lähtee käyntiin ja että taajuus ja aaltomuoto ovat edes suurinpiirtein oikeat.

Muutamia kiteitä

Seuraavassa muutamia esimerkkejä, jotka on otettu lähes suoraan datalehdistä ja tuoteluetteloista. Näistä saa ainakin vähän suuntaa, että millaisia kiteitä on olemassa. On myös lukuisia muunlaisia kiteitä, mutta kaikki mallit kattava lista olisi järjettömän pitkä, joten tässä on vain pari esimerkkiä.

Kellokiteet:

  • Taajuus yleensä 32768 kHz
  • Kotelotyyppi esimerkiksi TC26 tai TC38
  • Toleranssi < ±20 ppm
  • Kuormakapasitanssi 12.5 pF
  • Tehonkulutus 1mW max

Mikroprosessorikiteet:

  • Taajuus yleensä joku tasaluku, esimerkiksi 8 MHz, 16 MHz, 25 MHz tai 33 MHz
  • Kotelotyyppi esimerkiksi HC-18/U, HC-33/U tai HC-49/U
  • Toleranssi < ±30 ppm
  • Kuormakapasitanssi 30 pF
  • Tehonkulutus 0.5mW max

Oskillaattorit:

  • Taajuus riippuu käyttötarkoituksesta
  • Kotelotyyppi esimerkiksi Dual-in-line (DIL)
  • Toleranssi ±100 ppm
  • Syöttöjännite 5V ±0.5V
  • Virrankulutus 45mA
  © 2002-2017 Juha Levänen  -=-  Käyttöehdot