Často porovnáváme krystalový oscilátor se srdcem digitálního obvodu, protože veškerá práce digitálního obvodu je neoddělitelná od signálu hodin a krystalový oscilátor přímo řídí celý systém. Pokud křišťálový oscilátor nefunguje, bude celý systém paralyzován, takže krystalový oscilátor je předpokladem pro začátek digitálního obvodu.

Křišťálový oscilátor, jak často říkáme, je křemenný krystalový oscilátor a křemenný krystalový rezonátor. Oba jsou vyrobeny z piezoelektrického účinku křemenných krystalů. Použití elektrického pole na dvě elektrody křemenného krystalu způsobuje mechanickou deformaci krystalu, zatímco aplikování mechanického tlaku na obě strany způsobuje, že v krystalu dojde k elektrickému pole. A oba tyto jevy jsou reverzibilní. Pomocí této vlastnosti jsou střídavé napětí aplikována na obě strany krystalu a oplatka vibruje mechanicky a také generuje střídavá elektrická pole. Tento druh vibrací a elektrického pole je obecně malé, ale při určité frekvenci bude amplituda výrazně zvýšena, což je piezoelektrická rezonance, podobná rezonanci LC Loop, kterou běžně vidíme.

Jak hraje v inteligentních produktech jako srdce digitálního obvodu, jak hraje roli krystalového oscilátoru? Inteligentní domov, jako je klimatizace, záclony, zabezpečení, monitorování a další produkty, všechny potřebují modul bezdrátového přenosu, přes Bluetooth, WiFi nebo Zigbee protokol, modul z jednoho konce na druhý konec, nebo přímo prostřednictvím ovládání mobilních telefonů a bezdrátový modul je jádro komponentou, což ovlivňuje stabilitu celého systému. Určuje úspěch nebo neúspěch digitálních obvodů.

Vzhledem k důležitosti krystalového oscilátoru v digitálním obvodu musíme být při používání a navrhování opatrní:

1. V krystalové oscilátoru jsou křemenné krystaly, což je snadné způsobit zlomení krystalů křemenného krystalu a poškození, když je ovlivněno nebo upuštěno vnějším, a pak křišťálový oscilátor nelze vibrakovat. Spolehlivá instalace krystalového oscilátoru by proto měla být zvažována při návrhu obvodu a jeho poloha by měla být blízko k okraji desky a skořápku zařízení co nejdále.

2. Věnujte pozornost teplotě svařování při svařování ručně nebo strojem. Krystalové vibrace jsou citlivé na teplotu, teplota svařování by neměla být příliš vysoká a doba zahřívání by měla být co nejkratší.

Rozvržení přiměřeného krystalu oscilátoru může potlačit interference záření systému.

1. Popis problému

Produkt je terénní kamera, která se skládá z pěti dílů uvnitř: Core Control Board, Sensor Board, Camera, SD Memory Card a baterie. Shell je plastová skořápka a malá deska má pouze dvě rozhraní: DC5V Externí napájecí rozhraní a USB rozhraní pro přenos dat. Po testu radiačního testu se zjistí, že existuje asi 33MHz harmonický problém s šumem.

Původní testovací data jsou následující:

2. Analyzujte problém

Tato struktura produktového skořepiny plastová skořápka, ne-stínící materiál, celý test pouze napájecí kabel a kabel USB ze skořepiny, je to interferenční frekvenční bod vyzařován napájecím kabelem a USB kabelem? Proto se pro testování podnikly následující kroky:

(1) Přidejte magnetický kroužek pouze na napájecím kabelu, výsledky testu: zlepšení není zřejmé;

(2) Přidejte pouze magnetický kroužek na kabel USB, výsledky testu: Zlepšení není stále zřejmé;

(3) Přidejte magnetický prsten do kabelu USB i napájecího kabelu, výsledky testu: Zlepšení je zřejmé, celková frekvence rušení se snížila.

Z výše uvedeného je vidět, že body frekvence rušení jsou vyvolány ze dvou rozhraní, což není problém rozhraní napájení nebo rozhraní USB, ale vnitřní frekvenční body interference spojené s oběma rozhraními. Stínění pouze jedno rozhraní nemůže problém vyřešit.

Prostřednictvím měření blízkého pole je zjištěno, že krystalový oscilátor 32,768 kHz z kontrolní desky jádra vytváří silné prostorové záření, což způsobuje okolní kabely a GND spojené s harmonickým šumem 32,768 kHz, který je poté spojen a vyzařován kabelem USB kabelem a výkonem. Problémy s krystalovým oscilátorem jsou způsobeny následujícími dvěma problémy:

(1) Krystalové vibrace jsou příliš blízko k okraji destičky, což lze snadno vést k šumu záření vibrací krystalů.

(2) Pod krystalovým oscilátorem je signální čára, která lze snadno vést k harmonickému šumu křišťálového oscilátoru spojky signální linie.

(3) Filtrační prvek je umístěn pod krystalovým oscilátorem a kondenzátor filtru a odpovídající odpor nejsou uspořádány podle směru signálu, což zhoršuje filtrační účinek filtračního prvku.

3, řešení

Podle analýzy jsou získány následující protiopatření:

(1) kapacita filtru a odpovídající odpor krystalu blízko čipu CPU jsou přednostně umístěny od okraje desky;

(2) Nezapomeňte, že nebudete položit půdu v ​​oblasti umístění krystalů a v promítání níže;

(3) kapacita filtru a odpovídající odolnost krystalu jsou uspořádány podle směru signálu a úhledně a kompaktní poblíž krystalu;

(4) Krystal je umístěn poblíž čipu a hranice mezi nimi je co nejkratší a nejkrásnější.

4. závěr

V dnešní době je mnoho systémů Crystal oscilátorová hodinová frekvence vysoká, harmonická energie interference je silná; Interferenční harmonické jsou přenášeny nejen ze vstupních a výstupních linek, ale také vyzařovány z prostoru. Pokud není rozvržení rozumné, je snadné způsobit silný problém s šumem a je obtížné vyřešit jinými metodami. Proto je velmi důležité pro rozvržení krystalového oscilátoru a signální linie CLK v rozložení desky PCB.

Poznámka k návrhu PCB Crystal Oscillator

(1) Kondenzátor spojky by měl být co nejblíže k napájecímu kolíku krystalového oscilátoru. Pozice by měla být umístěna do pořádku: Podle směru přítoku napájení by měl být kondenzátor s nejmenší kapacitou umístěn v pořádku od největších po nejmenší.

(2) musí být uzemněna skořápka křišťálového oscilátoru, která může vyzařovat krystalový oscilátor směrem ven a může také chránit rušení vnějších signálů na křišťálové oscilátoru.

(3) Nezapomeňte pod krystalovým oscilátorem, aby se zajistilo, že podlaha je zcela zakrytá. Současně se nedikturujte do 300 mil od krystalového oscilátoru, aby se zabránilo křišťálovém oscilátoru narušovat výkon jiných zapojení, zařízení a vrstev.

(4) Řádek signálu hodin by měl být co nejkratší, linka by měla být širší a rovnováha by měla být nalezena v délce zapojení a od zdroje tepla.

(5) Křišťálový oscilátor by neměl být umístěn na okraj desky PCB, zejména při návrhu karty desky.