کلاک پالس چگونه درست می شود ؟

کلاک پالس در واقع حاصل دست رنج چندین قطعه و فرمول مهندسی است . تولید کننده پالس یا به انگلیسی Clock Generator کارش ساختن کلاک پالس هست . چیزی که تو همه مدارات تولید کننده پالس مشترک هست قسمت نوسانساز و قسمت فیدبک یا به عبارت دیگه تقویت کننده هست .    کار نوسانساز ها و یا به انگلیسی اسیلاتور ( Oscilator ) ساختن یک شکل موج متناوب هست . این شکل موج در ابتدا وجود نداره و نوسانساز با استفاده از سلف و خازن و مقاومت و یا کریستال کوارتز درستش می کنه . در واقع کار اسیلاتور یه جورایی تبدیل سیگنال DC ( ولتاژ باتری یا منبع تغذیه DC ) به سیگنال متناوب ( نوسانی ) یا AC هست . یعنی یک ولتاژ ثابت مثلا ۱۰ ولتی رو به یه ولتاژ متغیر با زمان تبدیل می کنه که این ولتاژ به وسیله آمپلی فایر یا تقویت کننده ، تقویت و آماده استفاده میشه . خیلی ساده بگم که نوسان یک سیگنال الکترونیکی از شارژ و دشارژ خازن و یا سلف ( که کمتر از سلف استفاده میشه ) درست میشه . بسته به مقدار خازن و مقاومتی که در اسیلاتور استفاده میشه ، می تونیم زمان نوسان و مقدار سیگنال رو تنظیم کنیم . شکل زیر یک نوسانساز رو نشون میده .

در شکل زیر حرف R مخفف Resistor به معنی مقاومت و حرف C مخفف Capacitor به معنی خازن است . همونطور که می بینید شکل موج مربعی وابسته به شکل موج دندانه اره ای هست که خازن نوسان می کنه . یعنی خازن و مقاومت ( مجموعا نوسانساز ) تعیین می کنن که کلاک پالس چه مقدار در موقعیت یک یا High و چه مقدار در موقعیت صفر یا Low بمونه . خروجی مدار بالا مثل شکل موج بنفش هست فقط کمی دامنه ولتاژ بیشتری داره . شکل موج مشکی ، شارژ و دشارژ خازن هست . وقتی خازن شارژ میشه ، کلاک پالس High و وقتی خازن تخلیه میشه کلاک پالس Low میشه .

نوع دیگر نوسانساز ، کریستال پیزوالکتریک هست که بسیار بسیار دقیقه . پیزوالکتریک

 به معنی تولید برق از طریق فشار هست . بسته به اندازه و ویژگی های کریستال ،

 فرکانس خاصی از داخل این کریستال نوسان می کنه . در مدارات کامپیوتری برای 

تولید کلاک از همین کریستال پیزوالکتریک استفاده می کنن . شکل زیر رو ببینید :      
این نوسانساز با یک فرکانس خاصی کار می کنه و این سیگنال با فرکانس خاص به

 یک تولید کننده پالس یا به انگلیسی Pulse Generator فرستاده میشه . در شکل 

بالا قطعه ای که با رنگ قرمز مشخص شده کریستال هست و چیپ کناریش هم 

تولید و هماهنگ کننده کلاک پالس . داخل این چیپ ، قسمت هایی مثل تقسیم 

کننده فرکانس ( Frequency Divider ) و یا ضرب کننده کلاک ( Clock Multiplier ) 

وجود دارن . یه فرکانس مرجع که فرکانس کریستال هست باید به چندین و چند 

فرکانس تبدیل بشه مثلا پردازنده یا CPU احتیاج به کلاک پالس خیلی سریع داره 

بنابراین کلاک پالس مورد نیاز CPU داخل این چیپ و توسط مدار ضرب کننده کلاک 

ساخته میشه .

سیگنال خروجی نوسانساز معمولا شکل موج سینوسی یا دندانه اره ای هست  . حالا این سیگنال به تولید کننده پالس میره و خروجی تولید کننده پالس رو تعیین می کنه . به زبون ساده ، شکل موج دندانه اره ای که خروجی نوسانساز هست مشخص می کنه که چه مقدار ( از نظر زمانی ) خروجی تولید کننده پالس روشن و چه مقدار خاموش باشه . روشن بودن خروجی تولید کننده پالس یعنی یک منطقی و خاموش بودن خروجی تولید کننده پالس یعنی صفر منطقی . کلاک پالس هم همینه . صفر میشه ، یک میشه دوباره صفر میشه ، یک میشه . به شکل زیر دقت کنید .

در شکل زیر همونطور که می بینید خروجی ی سی 555 که یک شکل موج مربعی یا همون کلاک پالس هست 

( شکل موج آبی ) به شکل موج دندانه اره ای که خازن تولید کرده ( شکل موج سبز ) وابسته هست و t1 و t2 در 

سیگنال سبز با t1 و t2 کلاک پالس برابره . تا زمانی که شکل موج خازن شکلی صعودی داره کلاک پالس یک هست و

 به محض نزولی شدن موج خازن کلاک پالس هم صفر میشه . اینجوری میشه که می تونیم زمان بندی یک کلاک پالس 

رو در اختیار بگیریم یعنی تعیین کنیم چه مدت یک باشه و چه مدت صفر . شکل زیر  :