Avemu spessu paragunate l'oscillatore di cristallo à u core di u circuitu digitale, perchè tuttu u travagliu di u circuitu digitale hè inseparabile da u signale di u clock, è l'oscillatore di cristallo cuntrola direttamente u sistema tutale. Se l'oscillatore di cristallo ùn opera micca, tuttu u sistema serà paralizatu, cusì l'oscillatore di cristallo hè u prerequisite per u circuitu digitale per cumincià à travaglià.

L'oscillatore di cristalli, cum'è spessu dicemu, hè un oscillatore di cristalli di quartz è un resonatore di cristalli di quartz. Sò tramindui fatti di l'effettu piezoelectric di i cristalli di quartz. L'applicazione di un campu elettricu à i dui elettrodi di un cristallu di quartz provoca una deformazione meccanica di u cristallu, mentre chì l'applicazione di pressione meccanica à i dui lati provoca un campu elettricu in u cristallu. È sti dui fenomeni sò riversibili. Utilizendu sta pruprietà, i voltaggi alternati sò appiicati à i dui lati di u cristallu è a wafer vibra meccanicamente, è ancu generà campi elettrici alternati. Stu tipu di vibrazione è u campu elettricu sò generalmente chjuchi, ma à una certa frequenza, l'amplitude serà significativamente aumentata, chì hè a resonance piezoelectric, simile à a resonance loop LC chì vedemu cumunimenti.

Cum'è u core di u circuitu digitale, cumu l'oscillatore di cristalli ghjucanu un rolu in i prudutti intelligenti? Smart casa cum'è aria condizionata, cortini, sicurità, surviglianza è altri prudutti, tutti bisognu di modulu di trasmissione wireless, elli à traversu Bluetooth, WIFI o protocolu ZIGBEE, u modulu da una estremità à l'altru, o direttamente attraversu u cuntrollu di u telefuninu, è u modulu wireless hè u cumpunente core, affettanu a stabilità di tuttu u sistema, cusì sceglie u sistema per utilizà l'oscillatore di cristalli. Determina u successu o fallimentu di i circuiti digitale.

A causa di l'impurtanza di l'oscillatore di cristallo in u circuitu digitale, avemu da esse attenti à l'usu è u disignu:

1. Ci sò cristalli di quartz in l'oscillator di cristalli, chì hè faciule per causà rotture di cristalli di quartz è danni quandu hè impactatu o cascatu da l'esternu, è tandu l'oscillator di cristalli ùn pò esse vibratu. Per quessa, a stallazione affidativa di l'oscillatore di cristallu deve esse cunsideratu in u disignu di u circuitu, è a so pusizioni ùn deve esse vicinu à u bordu di a piastra è a cunchiglia di l'equipaggiu quantu pussibule.

2. Prestate attenzione à a temperatura di saldatura quandu salda cù manu o macchina. A vibrazione di u cristallu hè sensibile à a temperatura, a temperatura di saldatura ùn deve esse troppu alta, è u tempu di riscaldamentu deve esse u più cortu pussibule.

Un layout raghjone di l'oscillatore di cristalli pò supprime l'interferenza di radiazione di u sistema.

1. Descrizzione di u prublema

U pruduttu hè una camera di campu, chì si compone di cinque parti in l'internu: scheda di cuntrollu di core, scheda di sensori, camera, carta di memoria SD è batteria. A cunchiglia hè una cunchiglia di plastica, è a piccula tavola hà solu duie interfacce: interfaccia d'alimentazione esterna DC5V è interfaccia USB per a trasmissione di dati. Dopu à a prova di radiazione, si trova chì ci hè un prublema di radiazione di u sonu armonicu di circa 33MHz.

I dati di teste originali sò i seguenti:

2. Analizà u prublema

Stu pruduttu shell struttura plastica shell, materiale non-shielding, tutta a prova solu cordone di putenza è cavu USB fora di a cunchiglia, hè u puntu di frequenza di interferenza hè radiated da u cordone alimentazione è cavu USB? Dunque, i seguenti passi sò fatti per pruvà:

(1) Aghjunghjite l'anellu magneticu solu nantu à u cordone di alimentazione, risultati di teste: a migliione ùn hè micca evidenti;

(2) Solu aghjunghje l'anellu magneticu nantu à u cable USB, i risultati di a prova: a migliione ùn hè micca evidenti;

(3) Aghjunghjite l'anellu magneticu à u cable USB è u cordone di alimentazione, risultati di teste: a migliione hè evidente, a frequenza generale di interferenza diminuite.

Pò esse vistu da quì sopra chì i punti di freccia d'interferenza sò purtati da e duie interfacce, chì ùn hè micca u prublema di l'interfaccia di putenza o di l'interfaccia USB, ma i punti di freccia di interferenza interna accoppiati à e duie interfacce. A schermu una sola interfaccia ùn pò micca risolve u prublema.

Attraversu a misurazione vicinu à u campu, si trova chì un oscillatore di cristalli 32.768KHz da u core di cuntrollu genera una forte radiazione spaziale, chì face i cavi circundanti è GND accoppiati 32.768KHz di rumore armonicu, chì hè dopu accoppiatu è radiatu attraversu u cable USB di l'interfaccia è cordone d'alimentazione. I prublemi di l'oscillatore di cristalli sò causati da i dui prublemi seguenti:

(1) A vibrazione di u cristallu hè troppu vicinu à u bordu di a piastra, chì hè faciule per guidà à u sonu di a radiazione di a vibrazione di u cristallu.

(2) Ci hè una linea di signale sottu à l'oscillatore di cristalli, chì hè faciule per guidà à u sonu armonicu di l'oscillatore di cristalli di accoppiamentu di linea di signale.

(3) L'elementu di filtru hè situatu sottu à l'oscillatore di cristalli, è u condensatore di filtru è a resistenza di u filtru ùn sò micca disposti secondu a direzzione di u segnu, chì face l'effettu di filtrazione di l'elementu di filtru peggiu.

3, a suluzione

Sicondu l'analisi, i seguenti contramisuri sò ottenuti:

(1) A capacità di filtru è a resistenza currispundente di u cristallu vicinu à u chip CPU sò preferenzialmente alluntanatu da u bordu di u bordu;

(2) Ricurdate micca di mette in terra in l'area di piazzamentu di cristalli è l'area di proiezione sottu;

(3) A capacità di filtru è a resistenza currispundente di u cristallu sò disposti secondu a direzzione di u signale, è pusatu bè è compactu vicinu à u cristallu;

(4) U cristallu hè situatu vicinu à u chip, è a linea trà i dui hè u più curtu è drittu pussibule.

4. Cunclusioni

Oghje, parechji sistemi di freccia di clock oscillator di cristalli hè altu, energia armonica interferenza hè forte; L'armoniche di interferenza ùn sò micca solu trasmesse da e linee di input è output, ma ancu radiate da u spaziu. Se u layout ùn hè micca raghjone, hè faciule per causà un prublema di radiazione di u sonu forte, è hè difficiule di risolve per altri metudi. Dunque, hè assai impurtante per u layout di l'oscillatore di cristallo è a linea di signale CLK in u layout di a scheda PCB.

Nota nantu à u disignu di PCB di l'oscillatore di cristallo

(1) U condensatore di accoppiamentu deve esse u più vicinu à u pin di l'alimentazione di l'oscillatore di cristalli. A pusizioni deve esse postu in ordine: secondu a direzzione di u flussu di l'alimentazione, u capacitore cù a capacità più chjuca deve esse postu da u più grande à u più chjucu.

(2) A cunchiglia di l'oscillatore di cristalli deve esse in terra, chì pò radiate l'oscillatore di cristalli versu l'esternu, è pò ancu prutege l'interferenza di i signali esterni nantu à l'oscillatore di cristalli.

(3) Ùn filu sottu à l'oscillatore di cristalli per assicurà chì u pianu hè cumpletamente coperto. À u listessu tempu, ùn cablare micca in 300mil di l'oscillatore di cristallo, per impediscenu chì l'oscillatore di cristallu interferisca cù u funziunamentu di altri cablaggi, dispusitivi è strati.

(4) A linea di u signale di u clock deve esse u più cortu pussibule, a linea deve esse più larga, è u equilibriu deve esse truvatu in a lunghezza di u filatu è luntanu da a fonte di calore.

(5) L'oscillatore di cristalli ùn deve esse situatu nantu à u bordu di u PCB, soprattuttu in u disignu di a carta.