Често сравняваме кристалния осцилатор със сърцето на цифровата схема, тъй като цялата работа на цифровата схема е неделима от часовниковия сигнал и кристалният осцилатор директно управлява цялата система. Ако кристалният осцилатор не работи, цялата система ще бъде парализирана, така че кристалният осцилатор е предпоставката цифровата схема да започне да работи.

Кристалният осцилатор, както често казваме, е кварцов кристален осцилатор и кварцов кристален резонатор. И двете са направени от пиезоелектричен ефект на кварцови кристали. Прилагането на електрическо поле към двата електрода на кварцов кристал причинява механична деформация на кристала, докато прилагането на механичен натиск от двете страни причинява възникване на електрическо поле в кристала. И двете явления са обратими. Използвайки това свойство, променливи напрежения се прилагат към двете страни на кристала и пластината вибрира механично, както и генерирайки променливи електрически полета. Този вид вибрация и електрическо поле обикновено са малки, но при определена честота амплитудата ще бъде значително увеличена, което е пиезоелектричен резонанс, подобен на LC верижния резонанс, който обикновено виждаме.

Като сърце на цифровата верига, как кристалният осцилатор играе роля в интелигентните продукти? Интелигентен дом, като климатик, завеси, сигурност, мониторинг и други продукти, всички се нуждаят от модул за безжично предаване, те чрез Bluetooth, WIFI или ZIGBEE протокол, модула от единия край до другия край или директно чрез управлението на мобилния телефон и безжичният модул е ​​основният компонент, който влияе върху стабилността на цялата система, така че изберете системата, за да използвате кристалния осцилатор. Определя успеха или неуспеха на цифровите схеми.

Поради значението на кристалния осцилатор в цифровата схема, трябва да бъдем внимателни, когато използваме и проектираме:

1. В кристалния осцилатор има кварцови кристали, които лесно могат да причинят счупване и повреда на кварцовия кристал, когато бъде ударен или изпуснат отвън, и тогава кристалният осцилатор не може да вибрира. Следователно надеждната инсталация на кристалния осцилатор трябва да се има предвид при проектирането на веригата и неговата позиция не трябва да бъде близо до ръба на плочата и корпуса на оборудването, доколкото е възможно.

2. Обърнете внимание на температурата на заваряване, когато заварявате ръчно или машинно. Вибрацията на кристала е чувствителна към температурата, температурата на заваряване не трябва да е твърде висока и времето за нагряване трябва да е възможно най-кратко.

Разумното оформление на кристалния осцилатор може да потисне смущенията от радиация на системата.

1. Описание на проблема

Продуктът е полева камера, която се състои от пет части вътре: основна контролна платка, сензорна платка, камера, SD карта с памет и батерия. Обвивката е пластмасова обвивка и малката платка има само два интерфейса: DC5V интерфейс за външно захранване и USB интерфейс за предаване на данни. След теста за радиация се установява, че има проблем с излъчването на хармоничен шум от около 33MHz.

Оригиналните данни от теста са както следва:

2. Анализирайте проблема

Тази структура на черупката на продукта пластмасова обвивка, неекраниращ материал, целият тест само захранващ кабел и USB кабел извън черупката, честотата на смущение ли се излъчва от захранващия кабел и USB кабела? Следователно се предприемат следните стъпки за тестване:

(1) Добавете магнитен пръстен само върху захранващия кабел, резултати от теста: подобрението не е очевидно;

(2) Добавете само магнитен пръстен на USB кабел, резултати от теста: подобрението все още не е очевидно;

(3) Добавете магнитен пръстен както към USB кабела, така и към захранващия кабел, резултатите от теста: подобрението е очевидно, общата честота на смущенията намаля.

Може да се види от горното, че честотните точки на смущение се извеждат от двата интерфейса, което не е проблемът на захранващия интерфейс или USB интерфейса, а вътрешните честотни точки на смущение, свързани към двата интерфейса. Екранирането само на един интерфейс не може да реши проблема.

Чрез измерване в близко поле е установено, че 32,768 KHz кристален осцилатор от основната контролна платка генерира силно пространствено излъчване, което прави околните кабели и GND свързан 32,768 KHz хармоничен шум, който след това се свързва и излъчва през интерфейсния USB кабел и захранващ кабел. Проблемите на кристалния осцилатор са причинени от следните два проблема:

(1) Вибрацията на кристала е твърде близо до ръба на плочата, което е лесно да доведе до шум от радиация на кристалната вибрация.

(2) Под кристалния осцилатор има сигнална линия, която лесно може да доведе до хармоничния шум на свързващия кристален осцилатор на сигналната линия.

(3) Филтърният елемент е поставен под кристалния осцилатор, а филтърният кондензатор и съвпадащото съпротивление не са подредени според посоката на сигнала, което влошава филтриращия ефект на филтърния елемент.

3, решението

Според анализа се получават следните контрамерки:

(1) Капацитетът на филтъра и съответстващото съпротивление на кристала близо до чипа на процесора са за предпочитане разположени далеч от ръба на платката;

(2) Не забравяйте да не полагате земята в зоната за поставяне на кристали и зоната за прожектиране отдолу;

(3) Капацитетът на филтъра и съвпадащото съпротивление на кристала са подредени според посоката на сигнала и са поставени спретнато и компактно близо до кристала;

(4) Кристалът се поставя близо до чипа, а линията между двата е възможно най-къса и права.

4. Заключение

В днешно време тактовата честота на кристалния осцилатор на много системи е висока, хармоничната енергия на смущенията е силна; Интерференционните хармоници не само се предават от входните и изходните линии, но също така се излъчват от космоса. Ако оформлението не е разумно, лесно е да се предизвика проблем със силно излъчване на шум и е трудно да се реши с други методи. Следователно, това е много важно за оформлението на кристалния осцилатор и CLK сигналната линия в оформлението на печатната платка.

Забележка относно дизайна на печатни платки на кристален осцилатор

(1) Свързващият кондензатор трябва да е възможно най-близо до захранващия щифт на кристалния осцилатор. Позицията трябва да бъде поставена в ред: в зависимост от посоката на захранващия поток, кондензаторът с най-малък капацитет трябва да бъде поставен в ред от най-големия към най-малкия.

(2) Обвивката на кристалния осцилатор трябва да бъде заземена, което може да излъчва кристалния осцилатор навън и може също така да екранира смущенията на външни сигнали върху кристалния осцилатор.

(3) Не поставяйте кабели под кристалния осцилатор, за да сте сигурни, че подът е напълно покрит. В същото време не свързвайте кабели в рамките на 300 mil от кристалния осцилатор, за да предотвратите намесата на кристалния осцилатор в работата на други кабели, устройства и слоеве.

(4) Линията на часовниковия сигнал трябва да бъде възможно най-къса, линията трябва да е по-широка и балансът трябва да се намери в дължината на окабеляването и далеч от източника на топлина.

(5) Кристалният осцилатор не трябва да се поставя на ръба на печатната платка, особено в дизайна на платката.