Кристалният осцилатор е ключът в дизайна на цифровата верига, обикновено в дизайна на веригата кристалният осцилатор се използва като сърцето на цифровата верига, цялата работа на цифровата верига е неделима от часовниковия сигнал и само кристалният осцилатор е ключовият бутон който директно контролира нормалното стартиране на цялата система, може да се каже, че ако има дизайн на цифрова верига, можете да видите кристалния осцилатор.

I. Какво е кристален осцилатор?

Кристалният осцилатор обикновено се отнася до два вида кварцов кристален осцилатор и кварцов кристален резонатор и може също така директно да се нарече кристален осцилатор. И двете са направени с помощта на пиезоелектричния ефект на кварцови кристали.

Кристалният осцилатор работи по следния начин: когато се приложи електрическо поле към двата електрода на кристала, кристалът ще претърпи механична деформация и обратното, ако се приложи механичен натиск върху двата края на кристала, кристалът ще произведе електрическо поле. Това явление е обратимо, така че използвайки тази характеристика на кристала, добавяйки променливи напрежения към двата края на кристала, чипът ще произведе механични вибрации и в същото време ще произведе променливи електрически полета. Въпреки това, тази вибрация и електрическо поле, генерирани от кристала, обикновено са малки, но докато са на определена честота, амплитудата ще бъде значително увеличена, подобно на резонанса на LC контура, който ние, дизайнерите на схеми, често виждаме.

II. Класификация на кристалните трептения (активни и пасивни)

① Пасивен кристален осцилатор

Пасивният кристал е кристал, обикновено 2-пиново неполярно устройство (някои пасивни кристали имат фиксиран щифт без полярност).

Пасивният кристален осцилатор обикновено трябва да разчита на часовниковата верига, образувана от товарния кондензатор, за да генерира осцилиращия сигнал (синусоидален сигнал).

② Активен кристален осцилатор

Активният кристален осцилатор е осцилатор, обикновено с 4 извода. Активният кристален осцилатор не изисква вътрешният осцилатор на процесора да произвежда правоъгълен сигнал. Активно кристално захранване генерира часовников сигнал.

Сигналът на активния кристален осцилатор е стабилен, качеството е по-добро и режимът на свързване е сравнително прост, грешката на точността е по-малка от тази на пасивния кристален осцилатор и цената е по-скъпа от пасивния кристален осцилатор.

III. Основни параметри на кристален осцилатор

Основните параметри на общия кристален осцилатор са: работна температура, прецизна стойност, съвпадащ капацитет, форма на пакета, честота на ядрото и т.н.

Основната честота на кристалния осцилатор: Изборът на общата кристална честота зависи от изискванията на честотните компоненти, като MCU обикновено е диапазон, повечето от които са от 4M до десетки M.

Точност на кристалната вибрация: точността на кристалната вибрация обикновено е ±5PPM, ±10PPM, ±20PPM, ±50PPM и т.н., високопрецизните часовникови чипове обикновено са в рамките на ±5PPM, а общата употреба ще избере около ±20PPM.

Капацитетът на съвпадение на кристалния осцилатор: обикновено чрез регулиране на стойността на капацитета на съвпадение, основната честота на кристалния осцилатор може да бъде променена и в момента този метод се използва за регулиране на кристалния осцилатор с висока точност.

Във схемната система високоскоростната тактова сигнална линия има най-висок приоритет. Тактовата линия е чувствителен сигнал и колкото по-висока е честотата, толкова по-къса линия е необходима, за да се гарантира, че изкривяването на сигнала е минимално.

Сега в много вериги кристалната часовникова честота на системата е много висока, така че енергията на смущението на хармониците също е силна, хармониците ще бъдат получени от входа и изхода на две линии, но също и от космическото излъчване, което също води до ако оформлението на печатната платка на кристалния осцилатор не е разумно, то лесно ще причини силен проблем с разсеяното излъчване и веднъж произведен, е трудно да се реши с други методи. Следователно е много важно за оформлението на кристалния осцилатор и CLK сигналната линия, когато платката на печатната платка е разположена.