كثيرا ما نقارن المذبذب البلوري بقلب الدائرة الرقمية، لأن كل عمل الدائرة الرقمية لا ينفصل عن إشارة الساعة، والمذبذب البلوري يتحكم بشكل مباشر في النظام بأكمله. إذا لم يعمل المذبذب البلوري، فسيصاب النظام بأكمله بالشلل، لذا فإن المذبذب البلوري هو الشرط الأساسي لبدء الدائرة الرقمية في العمل.

المذبذب البلوري، كما نقول غالبًا، هو مذبذب بلوري كوارتز ومرنان بلوري كوارتز. كلاهما مصنوع من التأثير الكهرضغطي لبلورات الكوارتز. يؤدي تطبيق مجال كهربائي على قطبي بلورة الكوارتز إلى تشوه ميكانيكي للبلورة، في حين يؤدي تطبيق الضغط الميكانيكي على كلا الجانبين إلى ظهور مجال كهربائي في البلورة. وكلتا الظاهرتين قابلتان للعكس. باستخدام هذه الخاصية، يتم تطبيق الفولتية المتناوبة على جانبي البلورة وتهتز الرقاقة ميكانيكيًا، بالإضافة إلى توليد مجالات كهربائية متناوبة. هذا النوع من الاهتزاز والمجال الكهربائي صغير بشكل عام، ولكن عند تردد معين، سيتم زيادة السعة بشكل كبير، وهو رنين كهرضغطية، مشابه لرنين حلقة LC الذي نراه عادة.

باعتباره قلب الدائرة الرقمية، كيف يلعب المذبذب البلوري دورًا في المنتجات الذكية؟ المنزل الذكي مثل تكييف الهواء والستائر والأمن والمراقبة وغيرها من المنتجات، كلها تحتاج إلى وحدة نقل لاسلكية، من خلال بروتوكول Bluetooth أو WIFI أو ZIGBEE، أو الوحدة من طرف إلى الطرف الآخر، أو مباشرة من خلال التحكم في الهاتف المحمول، و الوحدة اللاسلكية هي المكون الأساسي، مما يؤثر على استقرار النظام بأكمله، لذا اختر النظام لاستخدام المذبذب البلوري. يحدد مدى نجاح أو فشل الدوائر الرقمية.

نظرا لأهمية المذبذب البلوري في الدوائر الرقمية، يجب علينا توخي الحذر عند استخدامه وتصميمه:

1. توجد بلورات كوارتز في المذبذب البلوري، والتي من السهل أن تسبب كسرًا وتلفًا لبلورة الكوارتز عند اصطدامها أو سقوطها من الخارج، ومن ثم لا يمكن اهتزاز المذبذب البلوري. ولذلك، ينبغي النظر في التثبيت الموثوق للمذبذب البلوري عند تصميم الدائرة، ويجب ألا يكون موضعه قريبًا من حافة اللوحة وهيكل المعدات قدر الإمكان.

2. انتبه إلى درجة حرارة اللحام عند اللحام باليد أو الآلة. الاهتزاز البلوري حساس لدرجة الحرارة، ويجب ألا تكون درجة حرارة اللحام مرتفعة جدًا، ويجب أن يكون وقت التسخين قصيرًا قدر الإمكان.

يمكن للتخطيط المعقول للمذبذب البلوري أن يمنع تداخل إشعاع النظام.

1. وصف المشكلة

المنتج عبارة عن كاميرا ميدانية، تتكون من خمسة أجزاء بالداخل: لوحة التحكم الأساسية، ولوحة الاستشعار، والكاميرا، وبطاقة ذاكرة SD، والبطارية. الغلاف عبارة عن غلاف بلاستيكي، واللوحة الصغيرة بها واجهتين فقط: واجهة الطاقة الخارجية DC5V وواجهة USB لنقل البيانات. بعد اختبار الإشعاع، وجد أن هناك حوالي 33 ميجا هرتز مشكلة إشعاع الضوضاء التوافقية.

بيانات الاختبار الأصلية هي كما يلي:

2. تحليل المشكلة

هيكل غلاف المنتج هذا مصنوع من البلاستيك، مادة غير واقية، الاختبار بأكمله فقط سلك الطاقة وكابل USB خارج الغلاف، هل هي نقطة تردد التداخل التي يشعها سلك الطاقة وكابل USB؟ ولذلك يتم اتباع الخطوات التالية للاختبار:

(1) أضف حلقة مغناطيسية فقط على سلك الطاقة، نتائج الاختبار: التحسن ليس واضحًا؛

(2) قم فقط بإضافة حلقة مغناطيسية على كابل USB، نتائج الاختبار: لا يزال التحسن غير واضح؛

(3) أضف حلقة مغناطيسية إلى كل من كابل USB وسلك الطاقة، نتائج الاختبار: التحسن واضح، انخفض التردد الإجمالي للتداخل.

يمكن أن نرى مما سبق أن نقاط تردد التداخل يتم إخراجها من الواجهتين، وهذه ليست مشكلة واجهة الطاقة أو واجهة USB، ولكن مشكلة نقاط تردد التداخل الداخلي المقترنة بالواجهتين. حماية واجهة واحدة فقط لا يمكن أن يحل المشكلة.

من خلال قياس المجال القريب، وجد أن مذبذب بلوري 32.768 كيلو هرتز من لوحة التحكم الأساسية يولد إشعاعًا مكانيًا قويًا، مما يجعل الكابلات المحيطة وGND مقترنة بضوضاء متناغمة 32.768 كيلو هرتز، والتي يتم بعد ذلك اقترانها وإشعاعها من خلال كابل USB للواجهة و سلك الطاقة. ترجع مشاكل المذبذب البلوري إلى المشكلتين التاليتين:

(1) الاهتزاز البلوري قريب جدًا من حافة اللوحة، مما يؤدي بسهولة إلى ضوضاء إشعاع الاهتزاز البلوري.

(2) يوجد خط إشارة أسفل المذبذب البلوري، وهو ما يؤدي بسهولة إلى الضوضاء التوافقية لمذبذب الكريستال اقتران خط الإشارة.

(3) يتم وضع عنصر المرشح تحت المذبذب البلوري، ولا يتم ترتيب مكثف المرشح والمقاومة المطابقة وفقًا لاتجاه الإشارة، مما يجعل تأثير الترشيح لعنصر المرشح أسوأ.

3، الحل

وفقًا للتحليل، يتم الحصول على الإجراءات المضادة التالية:

(1) يتم وضع سعة المرشح والمقاومة المطابقة للبلورة القريبة من شريحة وحدة المعالجة المركزية بشكل تفضيلي بعيدًا عن حافة اللوحة؛

(2) تذكر عدم وضع الأرض في منطقة وضع البلورة ومنطقة العرض أدناه؛

(3) يتم ترتيب سعة المرشح والمقاومة المطابقة للكريستال وفقًا لاتجاه الإشارة، ويتم وضعها بشكل أنيق ومضغوط بالقرب من البلورة؛

(4) يتم وضع البلورة بالقرب من الشريحة، ويكون الخط الفاصل بين الاثنين قصيرًا ومستقيمًا قدر الإمكان.

4. الاستنتاج

في الوقت الحاضر، العديد من الأنظمة ذات تردد ساعة مذبذب كريستالي مرتفع، والطاقة التوافقية للتداخل قوية؛ لا تنتقل توافقيات التداخل من خطوط الإدخال والإخراج فحسب، بل تشع أيضًا من الفضاء. إذا كان التخطيط غير معقول، فمن السهل أن يسبب مشكلة إشعاع ضوضاء قوية، ومن الصعب حلها بطرق أخرى. لذلك، من المهم جدًا تخطيط المذبذب البلوري وخط إشارة CLK في تخطيط لوحة PCB.

ملاحظة على تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور للمذبذب البلوري

(1) يجب أن يكون مكثف الاقتران قريبًا قدر الإمكان من طرف مصدر الطاقة الخاص بالمذبذب البلوري. يجب وضع الموضع بالترتيب: وفقًا لاتجاه تدفق مصدر الطاقة، يجب ترتيب المكثف ذو السعة الأصغر من الأكبر إلى الأصغر.

(2) يجب تأريض غلاف المذبذب البلوري، والذي يمكن أن يشع المذبذب البلوري إلى الخارج، ويمكنه أيضًا حماية تداخل الإشارات الخارجية على المذبذب البلوري.

(3) لا تقم بتوصيل الأسلاك أسفل المذبذب البلوري للتأكد من تغطية الأرضية بالكامل. في الوقت نفسه، لا تقم بتوصيل الأسلاك على بعد 300 مل من المذبذب البلوري، وذلك لمنع المذبذب البلوري من التدخل في أداء الأسلاك والأجهزة والطبقات الأخرى.

(4) يجب أن يكون خط إشارة الساعة قصيرًا قدر الإمكان، ويجب أن يكون الخط أوسع، ويجب إيجاد التوازن في طول الأسلاك وبعيدًا عن مصدر الحرارة.

(5) لا ينبغي وضع المذبذب البلوري على حافة لوحة PCB، خاصة في تصميم بطاقة اللوحة.