Sovint comparem l'oscil·lador de cristall amb el cor del circuit digital, perquè tot el treball del circuit digital és inseparable del senyal del rellotge i l'oscil·lador de cristall controla directament tot el sistema. Si l'oscil·lador de cristall no funciona, tot el sistema quedarà paralitzat, de manera que l'oscil·lador de cristall és el requisit previ perquè el circuit digital comenci a funcionar.

L'oscil·lador de cristall, com diem sovint, és un oscil·lador de cristall de quars i un ressonador de cristall de quars. Tots dos estan fets de l'efecte piezoelèctric dels cristalls de quars. L'aplicació d'un camp elèctric als dos elèctrodes d'un cristall de quars provoca una deformació mecànica del cristall, mentre que l'aplicació de pressió mecànica a ambdós costats fa que es produeixi un camp elèctric al cristall. I aquests dos fenòmens són reversibles. Utilitzant aquesta propietat, s'apliquen tensions alternes a ambdós costats del cristall i l'hòstia vibra mecànicament, a més de generar camps elèctrics alterns. Aquest tipus de vibració i camp elèctric generalment són petits, però a una freqüència determinada, l'amplitud augmentarà significativament, que és la ressonància piezoelèctrica, similar a la ressonància del bucle LC que veiem habitualment.

Com a cor del circuit digital, com juga un paper l'oscil·lador de cristall en els productes intel·ligents? La llar intel·ligent com ara aire condicionat, cortines, seguretat, monitorització i altres productes, tots necessiten un mòdul de transmissió sense fils, a través del protocol Bluetooth, WIFI o ZIGBEE, el mòdul d'un extrem a l'altre extrem, o directament a través del control del telèfon mòbil, i el mòdul sense fil és el component bàsic, que afecta l'estabilitat de tot el sistema, així que trieu el sistema per utilitzar l'oscil·lador de cristall. Determina l'èxit o el fracàs dels circuits digitals.

A causa de la importància de l'oscil·lador de cristall en el circuit digital, hem de tenir cura a l'hora d'utilitzar i dissenyar:

1. Hi ha cristalls de quars a l'oscil·lador de cristall, que és fàcil de causar trencaments i danys de cristall de quars quan és impactat o deixat caure per l'exterior, i llavors l'oscil·lador de cristall no es pot vibrar. Per tant, s'ha de tenir en compte la instal·lació fiable de l'oscil·lador de cristall en el disseny del circuit i la seva posició no ha d'estar a prop de la vora de la placa i de la carcassa de l'equip en la mesura del possible.

2. Preste atenció a la temperatura de soldadura en soldar a mà o a màquina. La vibració del cristall és sensible a la temperatura, la temperatura de soldadura no ha de ser massa alta i el temps d'escalfament ha de ser el més curt possible.

Un disseny raonable de l'oscil·lador de cristall pot suprimir la interferència de radiació del sistema.

1. Descripció del problema

El producte és una càmera de camp, que consta de cinc parts a l'interior: placa de control central, placa de sensor, càmera, targeta de memòria SD i bateria. La carcassa és de plàstic i la placa petita només té dues interfícies: interfície d'alimentació externa DC5V i interfície USB per a la transmissió de dades. Després de la prova de radiació, es constata que hi ha un problema de radiació de soroll harmònic d'uns 33 MHz.

Les dades originals de la prova són les següents:

2. Analitza el problema

L'estructura de la carcassa del producte, la carcassa de plàstic, el material sense blindatge, tota la prova només el cable d'alimentació i el cable USB fora de la carcassa, és el punt de freqüència d'interferència irradiat pel cable d'alimentació i el cable USB? Per tant, es segueixen els passos següents per provar:

(1) Afegiu l'anell magnètic només al cable d'alimentació, resultats de la prova: la millora no és òbvia;

(2) Afegiu només un anell magnètic al cable USB, resultats de la prova: la millora encara no és òbvia;

(3) Afegiu un anell magnètic tant al cable USB com al cable d'alimentació, resultats de la prova: la millora és òbvia, la freqüència general d'interferències disminueix.

A partir de l'anterior, es pot veure que els punts de freqüència d'interferència es treuen de les dues interfícies, que no és el problema de la interfície d'alimentació o la interfície USB, sinó els punts de freqüència d'interferència interna acoblats a les dues interfícies. Protegir només una interfície no pot resoldre el problema.

Mitjançant la mesura de camp proper, es troba que un oscil·lador de cristall de 32,768KHz del tauler de control central genera una forta radiació espacial, que fa que els cables circumdants i el soroll harmònic acoblat a GND de 32,768KHz, que després s'acobla i s'irradia a través del cable USB de la interfície i cable d'alimentació. Els problemes de l'oscil·lador de cristall són causats pels dos problemes següents:

(1) La vibració del cristall està massa a prop de la vora de la placa, cosa que és fàcil de provocar el soroll de la radiació de la vibració del cristall.

(2) Hi ha una línia de senyal sota l'oscil·lador de cristall, que és fàcil de conduir al soroll harmònic de l'oscil·lador de cristall d'acoblament de la línia de senyal.

(3) L'element de filtre es col·loca sota l'oscil·lador de cristall i el condensador de filtre i la resistència coincident no estan disposats segons la direcció del senyal, cosa que empitjora l'efecte de filtratge de l'element de filtre.

3, la solució

Segons l'anàlisi, s'obtenen les següents contramesures:

(1) La capacitat del filtre i la resistència coincident del cristall a prop del xip de la CPU es col·loquen preferentment lluny de la vora del tauler;

(2) Recordeu no posar terra a l'àrea de col·locació de cristalls i a l'àrea de projecció de sota;

(3) La capacitat del filtre i la resistència coincident del cristall es disposen segons la direcció del senyal i es col·loquen de forma ordenada i compacta a prop del cristall;

(4) El cristall es col·loca a prop del xip i la línia entre els dos és tan curta i recta com sigui possible.

4. Conclusió

Avui en dia, molts sistemes de freqüència de rellotge d'oscil·lador de cristall és alta, l'energia harmònica d'interferència és forta; Els harmònics d'interferència no només es transmeten des de les línies d'entrada i sortida, sinó que també s'irradien des de l'espai. Si el disseny no és raonable, és fàcil provocar un fort problema de radiació de soroll i és difícil de resoldre amb altres mètodes. Per tant, és molt important per a la disposició de l'oscil·lador de cristall i la línia de senyal CLK en la disposició de la placa PCB.

Nota sobre el disseny de PCB de l'oscil·lador de cristall

(1) El condensador d'acoblament ha d'estar el més a prop possible del pin d'alimentació de l'oscil·lador de cristall. La posició s'ha de col·locar en ordre: segons la direcció d'entrada de la font d'alimentació, el condensador amb la capacitat més petita s'ha de col·locar en ordre del més gran al més petit.

(2) La carcassa de l'oscil·lador de cristall ha d'estar connectada a terra, que pot irradiar l'oscil·lador de cristall cap a l'exterior i també pot protegir la interferència de senyals externs a l'oscil·lador de cristall.

(3) No connecteu sota l'oscil·lador de cristall per assegurar-vos que el terra estigui completament cobert. Al mateix temps, no connecteu a 300 mil·límetres de l'oscil·lador de cristall, per evitar que l'oscil·lador de cristall interfereixi amb el rendiment d'altres cablejats, dispositius i capes.

(4) La línia del senyal del rellotge ha de ser tan curta com sigui possible, la línia ha de ser més ampla i l'equilibri s'ha de trobar a la longitud del cablejat i lluny de la font de calor.

(5) L'oscil·lador de cristall no s'ha de col·locar a la vora de la placa PCB, especialment en el disseny de la targeta.