Как работают цифровые и аналоговые часы?

• В каждом элементе технологии есть крошечные часы, работающие на частоте более миллиарда раз в секунду.  

• Эти часы генерируют цифровые биения, важные для выполнения кода и передачи данных.  

• Для понимания тактовых сигналов рассмотрим настенные часы и их работу.  

• Настенные часы состоят из пяти уникальных систем, включая зубчатую передачу.  

• Электромагнит вращает шестерню каждые две секунды, создавая усилие для вращения стрелок.  

• Зубчатые колеса состоят из составных шестерен, которые переключаются для вращения стрелок с разной скоростью.  

• Кварцевый генератор в часах работает аналогично цифровым часам в компьютерах.  

• Внутри металлического цилиндра находится кварцевый кристалл с проводами.  

• При подаче напряжения кристалл удлиняется и сжимается, создавая пьезоэлектрический эффект.  

• Кварцевый кристалл колеблется взад и вперед, создавая положительные и отрицательные напряжения.  

• Частота колебаний зависит от ориентации кристаллической решетки и формы кристалла.  

• Для непрерывной вибрации кристалла требуется изменяющееся напряжение.  

• Интегральная схема с инвертором и конденсаторами синхронизирует напряжение.  

• Кварцевый генератор и конденсаторы регулируют переключение между единицей и нулем.  

• Время цикла составляет 30,52 микросекунды, что дает 32,768 циклов за 2-й цикл.  

• Точность кварцевого генератора составляет 20 частей на миллион.  

• Неправильная геометрия или резонансная частота могут привести к неточности.  

• Настенные часы состоят из множества систем, каждая из которых сложна и требует изучения.  

• Спонсор видео, компания Brilliant, предлагает интерактивные курсы по различным темам.  

• Курсы охватывают зубчатые передачи, колебания, химию и логические схемы.  

• Brilliant предлагает бесплатную 30-дневную пробную версию и скидки на подписку.  

• Смартфоны и компьютеры используют кольцевые генераторы для генерации частот от 1 до 5 ГГц.  

• Кольцевые генераторы зависят от температуры и геометрии транзисторов.  

• Для стабилизации частоты используется схема фазовой автоподстройки.  

• Компаратор частоты и фазы выдает сигнал, равный разнице между кристаллом и генератором.  

• Интегратор преобразует сигнал в постоянное напряжение для управления кольцевым генератором.  

• Частота подается обратно в компаратор для поддержания идентичности с кварцевым генератором.  

• Делитель частоты в контуре обратной связи делит сигнал на 150.  

• Сигнал сравнивается с частотой в фазовом компараторе.  

• Интегратор преобразует сигнал в постоянное напряжение для управления генератором.  

• Изменение частоты возможно путем деления двоичного счетчика.  

• Смартфоны используют это для уменьшения тактовой частоты процессора для экономии энергии.  

• В смартфонах иногда используются Mems-генераторы для экономии места.  

• Видеоролик посвящен инженерному образованию и технологиям.  

• Призыв к подписке на YouTube и Patreon для поддержки проекта.