آی سی های زمان بندی و نوسان ساز برنامه پذیر

Programmable Timers and Oscillators ICs

آی سی های تایمر و اسیلاتورهای قابل برنامه ریزی یکی از مهم‌ترین و پرکاربردترین گروه‌های آی‌سی‌های زمان‌بندی است.

مزیت های آی‌سی‌های تایمر و اسیلاتور قابل برنامه‌ریزی :

 کاهش تعداد قطعات: با یک آی‌سی، می‌توانید چندین فرکانس مختلف تولید کنید و نیاز به چندین کریستال مجزا را از بین ببرید.
 انعطاف‌پذیری در طراحی: می‌توانید در آخرین مراحل طراحی، فرکانس را تغییر دهید بدون اینکه نیاز به تعویض قطعه فیزیکی داشته باشید.
تنظیم پویا (Dynamic Reconfiguration): بعضی از مدل‌ها اجازه می‌دهند در حین اجرای سیستم، فرکانس را عوض کنید (مثلاً برای کاهش مصرف انرژی).
دقت بالا: با استفاده از PLL داخلی، دقت آن‌ها به خوبی نوسان‌سازهای کریستالی ثابت است. 
صرفه‌جویی در هزینه : با کاهش تعداد قطعات و افزایش سرعت توسعه، هزینه‌های نهایی سیستم کاهش می‌یابد.

کاربرد های آی سی های تایمر و اسیلاتور قابل برنامه ریزی:

این آی‌سی‌ها در جایی به کار می‌روند که به انعطاف‌پذیری زمانی نیاز داریم:

مدارات PWM :کنترل سرعت موتورهای DC ، تنظیم روشنایی LEDها (دیمر)، کنترل توان در پاورهای سوئیچینگ.
ایجاد تأخیرهای دقیق (Delay Generation): در مدارات راه‌اندازی (Reset) که باید بعد از ۱۰۰ میلی‌ثانیه از برق‌دار شدن، سیگنال فعال شود.
ساعت‌های وقفه (Interrupt Timers): در میکروکنترلرها برای ایجاد وقفه‌های دوره‌ای (مثلاً هر ۱ میلی‌ثانیه یک بار، کار خاصی انجام بده).
اندازه‌گیری فرکانس و دوره تناوب: در فرکانس‌سنج‌ها و تجهیزات اندازه‌گیری.
ژنراتورهای سیگنال تست: تولید شکل‌موج‌های مربعی با فرکانس و چرخه‌کاری متغیر برای تست مدارات.
مدیریت توان (Power Management): روشن و خاموش کردن ماژول‌های مختلف در زمان‌های معین برای کاهش مصرف باتری.

به طور خلاصه، آی‌سی‌های Programmable Timers and Oscillators  ابزاری قدرتمند و ضروری برای مهندسان هستند تا بتوانند سیستم‌های پیچیده و دقیق دیجیتال را با انعطاف‌پذیری بالا طراحی و پیاده‌سازی کنند.

 همان‌طور که از نام این گروه از آی سی ها پیداست، به دو دسته اصلی تقسیم می‌شود:

تایمرهای قابل برنامه‌ریزی ( Programmable Timers ICs)

آی سی های زمانبندی ساعت‌های شمارشی هستند که نه تنها فرکانس تولید می‌کنند، بلکه می‌توانند رویدادها را در زمان‌های دقیق شمارش و کنترل کنند. 
عملکرد اصلی این آی سی ها شمارش پالس‌های ورودی و ایجاد خروجی در زمان‌های مشخص (مثلاً بعد از ۱۰۰۰ پالس، یک پالس تولید کن.)
از جمله قابلیت های آی سی های تایمر برنامه پذیر تولید PWM (مدولاسیون عرض پالس)، اندازه‌گیری فرکانس، تولید تأخیرهای دقیق، شمارش رویدادها
انعطاف‌پذیری این آی سی ها بالاست به طوری که کاربر می‌تواند مقدار شروع، مقدار پایان، حالت شمارش (صعودی/نزولی) و عملکرد در زمان Match را تعیین کند.
کاربرد آی سی تایمر برنامه پذیر  ایجاد زمان‌بندی برای عملیات‌ها، تولید سیگنال‌های PWM (مدولاسیون پهنای پالس) برای کنترل موتورها، و راه‌اندازی آلارم‌ها

مثال : آی‌سی محبوب   555 که یک تایمر کلاسیک است، در انواع قابل برنامه‌ریزی آن مانند TS555  و  TLC551 نیز وجود دارد.

نوسان‌سازهای قابل برنامه‌ریزی (Programmable Oscillators ICs)

آی سی های اسیلاتور برنامه پذیر یک منبع تولید سیگنال هستند که کاربر می‌تواند فرکانس خروجی آن را تنظیم کند.
این قطعات برخلاف آی سی تایمرها که یک بار رویداد تولید می‌کنند، به طور مداوم یک سیگنال موج (معمولاً مربعی) با فرکانس مشخص تولید می‌کنند. مزیت بزرگ آن‌ها نسبت به اسیلاتورهای کریستالی معمولی، قابلیت تنظیم فرکانس خروجی به صورت نرم‌افزاری یا سخت‌افزاری است.
هسته اصلی این آی سی ها معمولاً از یک PLL یا DDS (سنتز مستقیم دیجیتال) استفاده می‌کنند تا از یک کریستال مرجع، فرکانس‌های متعدد تولید کنند.
روش برنامه‌ریزی این آی سی ها از طریق رابط‌های I²C،  SPI یا پین‌های حالت (Mode Pins)است .
مزیت بزرگ آی سی های اسیلاتور برنامه پذیر چابکی (Agility) است شما می‌توانید در حین کار سیستم، فرکانس را تغییر دهید (مثلاً برای مدیریت مصرف انرژی در گوشی موبایل).

کاربرد آی سی های نوسان ساز قابل برنامه ریزی تولید کلاک اصلی برای میکروکنترلرها، FPGAها، پردازنده‌های صوت و تصویر و سیستم های مخابراتی که نیاز به فرکانس‌های دقیق و قابل تنظیم دارند.

مثال: آی‌سی‌های سری  LTC69xx از جمله  LTC6990 و  LTC6930 نمونه‌هایی از اسیلاتورهای سیلیکونی قابل برنامه‌ریزی هستند.