Kristalni oscilator je ključ u dizajnu digitalnog kola, obično u dizajnu kola, kristalni oscilator se koristi kao srce digitalnog kola, sav rad digitalnog kola je neodvojiv od signala sata, a samo kristalni oscilator je ključno dugme koji direktno kontroliše normalan početak čitavog sistema, može se reći da ako postoji dizajn digitalnog kola može da se vidi kristalni oscilator.

I. Šta je kristalni oscilator?

Kristalni oscilator općenito se odnosi na dvije vrste kvarcnog kristalnog oscilatora i kvarcnog kristalnog rezonatora, a također se može direktno nazvati kristalnim oscilatorom. Oba su napravljena pomoću piezoelektričnog efekta kvarcnih kristala.

Kristalni oscilator radi ovako: kada se električno polje dovede na dvije elektrode kristala, kristal će biti podvrgnut mehaničkoj deformaciji, a naprotiv, ako se mehanički pritisak primijeni na dva kraja kristala, kristal će proizvesti električno polje. Ova pojava je reverzibilna, tako da koristeći ovu karakteristiku kristala, dodajući naizmjenične napone na oba kraja kristala, čip će proizvoditi mehaničku vibraciju, a istovremeno proizvoditi naizmjenična električna polja. Međutim, ova vibracija i električno polje koje generiše kristal je uglavnom malo, ali sve dok je na određenoj frekvenciji, amplituda će biti značajno povećana, slično rezonanciji LC petlje koju mi ​​dizajneri kola često viđamo.

II. Klasifikacija kristalnih oscilacija (aktivnih i pasivnih)

① Pasivni kristalni oscilator

Pasivni kristal je kristal, uglavnom 2-pinski nepolarni uređaj (neki pasivni kristal ima fiksni pin bez polariteta).

Pasivni kristalni oscilator se općenito treba osloniti na taktni krug formiran od kondenzatora opterećenja da bi generirao oscilirajući signal (sinusni signal).

② Aktivni kristalni oscilator

Aktivni kristalni oscilator je oscilator, obično sa 4 pina. Aktivni kristalni oscilator ne zahtijeva da interni oscilator CPU-a proizvodi signal pravokutnog vala. Aktivno kristalno napajanje generiše taktni signal.

Signal aktivnog kristalnog oscilatora je stabilan, kvalitet je bolji, a način povezivanja je relativno jednostavan, greška preciznosti je manja od one kod pasivnog kristalnog oscilatora, a cijena je skuplja od pasivnog kristalnog oscilatora.

III. Osnovni parametri kristalnog oscilatora

Osnovni parametri općeg kristalnog oscilatora su: radna temperatura, vrijednost preciznosti, odgovarajući kapacitet, oblik paketa, frekvencija jezgre i tako dalje.

Frekvencija jezgra kristalnog oscilatora: Izbor opće frekvencije kristala ovisi o zahtjevima frekvencijskih komponenti, kao što je MCU općenito raspon, od kojih je većina od 4M do desetina M.

Preciznost kristalnih vibracija: tačnost kristalnih vibracija je općenito ±5PPM, ±10PPM, ±20PPM, ±50PPM, itd., visoko precizni čipovi takta su općenito unutar ±5PPM, a opća upotreba će izabrati oko ±20PPM.

Kapacitivnost uparivanja kristalnog oscilatora: obično podešavanjem vrijednosti odgovarajućeg kapaciteta, frekvencija jezgre kristalnog oscilatora se može promijeniti, a trenutno se ova metoda koristi za podešavanje kristalnog oscilatora visoke preciznosti.

U sistemu kola, signalna linija velike brzine sata ima najveći prioritet. Linija sata je osjetljiv signal i što je viša frekvencija, kraća je linija potrebna kako bi se izobličenje signala smanjilo.

Sada je u mnogim kolima frekvencija kristalnog sata sistema veoma visoka, pa je i energija ometanja harmonika takođe jaka, harmonici će se izvoditi iz ulazne i izlazne dve linije, ali i iz svemirskog zračenja, što takođe dovodi do ako PCB raspored kristalnog oscilatora nije razuman, lako će uzrokovati jak problem lutajućeg zračenja, a jednom proizveden, teško ga je riješiti drugim metodama. Zbog toga je veoma važno za kristalni oscilator i CLK signalnu liniju kada je PCB ploča postavljena.