Krystalový oscilátor je klíčem v návrhu digitálního obvodu, obvykle v návrhu obvodu, krystalový oscilátor se používá jako srdce digitálního obvodu, veškerá práce digitálního obvodu je neoddělitelná od hodinového signálu a pouze krystalový oscilátor je klíčové tlačítko že přímo řídí normální start celého systému, dá se říci, že pokud existuje návrh digitálního obvodu, je vidět krystalový oscilátor.
I. Co je krystalový oscilátor?
Krystalový oscilátor obecně označuje dva druhy křemenného krystalového oscilátoru a křemenného krystalového rezonátoru a může být také přímo nazýván krystalový oscilátor.Oba jsou vyrobeny pomocí piezoelektrického jevu křemenných krystalů.
Krystalový oscilátor funguje takto: když je na dvě elektrody krystalu aplikováno elektrické pole, krystal podstoupí mechanickou deformaci, a naopak, pokud na dva konce krystalu působí mechanický tlak, krystal vytvoří elektrické pole.Tento jev je reverzibilní, takže pomocí této charakteristiky krystalu, přidáním střídavého napětí na oba konce krystalu, bude čip produkovat mechanické vibrace a současně vytvářet střídavé elektrické pole.Tato vibrace a elektrické pole generované krystalem je však obecně malé, ale pokud je na určité frekvenci, amplituda se výrazně zvýší, podobně jako rezonance LC smyčky, kterou my, návrháři obvodů, často vidíme.
II.Klasifikace oscilací krystalu (aktivní a pasivní)
① Pasivní krystalový oscilátor
Pasivní krystal je krystal, obecně 2kolíkové nepolární zařízení (některé pasivní krystaly mají pevný kolík bez polarity).
Pasivní krystalový oscilátor se obecně potřebuje spoléhat na hodinový obvod tvořený zátěžovým kondenzátorem pro generování oscilačního signálu (sinusový signál).
② Aktivní krystalový oscilátor
Aktivní krystalový oscilátor je oscilátor, obvykle se 4 piny.Aktivní krystalový oscilátor nevyžaduje interní oscilátor CPU, aby produkoval obdélníkový signál.Aktivní krystalový zdroj generuje hodinový signál.
Signál aktivního krystalového oscilátoru je stabilní, kvalita je lepší a režim připojení je relativně jednoduchý, chyba přesnosti je menší než u pasivního krystalového oscilátoru a cena je dražší než pasivní krystalový oscilátor.
III.Základní parametry krystalového oscilátoru
Základní parametry obecného krystalového oscilátoru jsou: provozní teplota, hodnota přesnosti, odpovídající kapacita, tvar pouzdra, frekvence jádra a tak dále.
Základní frekvence krystalového oscilátoru: Volba obecné krystalové frekvence závisí na požadavcích frekvenčních komponent, jako MCU je obecně rozsah, z nichž většina je od 4M do desítek M.
Přesnost krystalových vibrací: přesnost krystalových vibrací je obecně ±5PPM, ±10PPM, ±20PPM, ±50PPM atd., vysoce přesné hodinové čipy jsou obecně v rozmezí ±5PPM a obecné použití bude volit asi ±20PPM.
Přizpůsobovací kapacita krystalového oscilátoru: obvykle úpravou hodnoty přizpůsobovací kapacity lze změnit frekvenci jádra krystalového oscilátoru a v současnosti se tato metoda používá k nastavení vysoce přesného krystalového oscilátoru.
V obvodovém systému má linka vysokorychlostního hodinového signálu nejvyšší prioritu.Hodinová linka je citlivý signál a čím vyšší frekvence, tím kratší linka je potřeba, aby bylo zajištěno minimální zkreslení signálu.
Nyní v mnoha obvodech je frekvence krystalových hodin systému velmi vysoká, takže energie rušení harmonických je také silná, harmonické budou odvozeny ze vstupních a výstupních dvou linek, ale také z prostorového záření, což také vede k pokud není rozložení desky plošných spojů krystalového oscilátoru rozumné, snadno způsobí problém se silným rozptylovým zářením a jakmile je vyroben, je obtížné jej vyřešit jinými metodami.Proto je velmi důležité pro rozložení krystalového oscilátoru a signálové linky CLK, když je deska PCB rozložena.