L’oscil·lador de cristall és la clau en el disseny del circuit digital, normalment en el disseny del circuit, l’oscil·lador de cristall s’utilitza com a cor del circuit digital, tot el treball del circuit digital és inseparable del senyal de rellotge, i només l’oscil·lador de cristall és el botó clau que controla directament l’inici normal de tot el sistema, es pot dir que si hi ha un disseny de circuit digital pot veure l’oscil·lador de cristal.

I. Què és un oscil·lador de cristall?

L’oscil·lador de cristall es refereix generalment a dos tipus d’oscil·lador de cristall de quars i ressonador de cristall de quars, i també es pot anomenar directament oscil·lador de cristall. Totes dues es fan mitjançant l'efecte piezoelèctric dels cristalls de quars.

L’oscil·lador de cristall funciona així: quan s’aplica un camp elèctric als dos elèctrodes del cristall, el cristall experimentarà una deformació mecànica i, al contrari, si s’aplica pressió mecànica als dos extrems del cristall, el cristall produirà un camp elèctric. Aquest fenomen és reversible, de manera que utilitzant aquesta característica del cristall, afegint tensions alternes als dos extrems del cristall, el xip produirà vibracions mecàniques i, alhora, produirà camps elèctrics alterns. Tanmateix, aquesta vibració i camp elèctric generat pel cristall és generalment petita, però sempre que sigui a una certa freqüència, l’amplitud s’incrementarà significativament, de manera similar a la ressonància del bucle LC que els dissenyadors de circuits sovint veiem.

II. Classificació de les oscil·lacions de cristall (actives i passives)

① Oscil·lador de cristall passiu

El cristall passiu és un cristall, generalment un dispositiu no polar de 2 pins (algun cristall passiu té un passador fix sense polaritat).

L’oscil·lador de cristall passiu generalment ha de confiar en el circuit de rellotge format pel condensador de càrrega per generar el senyal oscil·lant (senyal d’ona sinusoïdal).

② oscil·lador de cristall actiu

Un oscil·lador de cristall actiu és un oscil·lador, normalment amb 4 pins. L’oscil·lador actiu de cristall no requereix que l’oscil·lador intern de la CPU produeixi un senyal d’ones quadrades. Una font d’alimentació de cristall actiu genera un senyal de rellotge.

El senyal de l’oscil·lador de cristall actiu és estable, la qualitat és millor i el mode de connexió és relativament senzill, l’error de precisió és menor que el de l’oscil·lador de cristall passiu i el preu és més car que l’oscil·lador de cristall passiu.

Iii. Paràmetres bàsics de l’oscil·lador de cristall

Els paràmetres bàsics de l’oscil·lador general de cristall són: temperatura de funcionament, valor de precisió, capacitança coincident, forma de paquet, freqüència bàsica, etc.

La freqüència bàsica de l’oscil·lador de cristall: l’elecció de la freqüència general de cristall depèn dels requisits dels components de freqüència, com la MCU generalment és un rang, la majoria dels quals són de 4m a desenes de M.

Precisió de la vibració del cristall: La precisió de la vibració del cristall és generalment ± 5 ppm, ± 10ppm, ± 20ppm, ± 50ppm, etc., els xips de rellotge d'alta precisió són generalment dins de ± 5 ppm, i l'ús general triarà aproximadament ± 20 ppm.

La capacitat de concordança de l’oscil·lador de cristall: normalment ajustant el valor de la capacitança coincident, es pot canviar la freqüència central de l’oscil·lador de cristall i, actualment, aquest mètode s’utilitza per ajustar l’oscil·lador de cristall d’alta precisió.

Al sistema de circuits, la línia de senyal de rellotge d’alta velocitat té la prioritat més alta. La línia del rellotge és un senyal sensible i, com més alta sigui la freqüència, més curta és necessària per garantir que la distorsió del senyal sigui mínima.

Ara en molts circuits, la freqüència de rellotge de cristall del sistema és molt alta, de manera que l’energia d’interferir amb les harmòniques també és forta, l’harmònica es derivarà de l’entrada i la sortida de dues línies, però també de la radiació espacial, que també condueix a si la disposició de PCB de l’oscil·lador de cristall no és raonable, que provocarà fàcilment un fort problema de radiació de STRay i, un cop produïda, una vegada que es pot solucionar per altres mètodes. Per tant, és molt important per a l’oscil·lador de cristall i la disposició de la línia de senyal CLK quan es disposa la placa PCB.