Vi sammenligner ofte krystaloscillatoren med hjertet af det digitale kredsløb, fordi alt arbejde i det digitale kredsløb er uadskilleligt fra ursignalet, og krystaloscillatoren styrer direkte hele systemet. Hvis krystaloscillatoren ikke virker, vil hele systemet blive lammet, så krystaloscillatoren er forudsætningen for, at det digitale kredsløb kan begynde at virke.

Krystaloscillatoren, som vi ofte siger, er en kvartskrystaloscillator og en kvartskrystalresonator. De er begge lavet af den piezoelektriske effekt af kvartskrystaller. Påføring af et elektrisk felt på de to elektroder af en kvartskrystal forårsager mekanisk deformation af krystallen, mens påføring af mekanisk tryk på begge sider forårsager, at der opstår et elektrisk felt i krystallen. Og begge disse fænomener er reversible. Ved at bruge denne egenskab påføres vekselspændinger på begge sider af krystallen, og waferen vibrerer mekanisk, samt genererer vekslende elektriske felter. Denne form for vibration og elektriske felter er generelt små, men ved en vis frekvens vil amplituden blive væsentligt forøget, hvilket er piezoelektrisk resonans, svarende til den LC-loopresonans, vi normalt ser.

Som hjertet af det digitale kredsløb, hvordan spiller krystaloscillatoren en rolle i smarte produkter? Smart hjem såsom aircondition, gardiner, sikkerhed, overvågning og andre produkter, alle har brug for trådløst transmissionsmodul, de via Bluetooth, WIFI eller ZIGBEE protokol, modulet fra den ene ende til den anden ende, eller direkte gennem mobiltelefonens kontrol, og det trådløse modul er kernekomponenten, der påvirker stabiliteten af ​​hele systemet, så vælg systemet til at bruge krystaloscillatoren. Bestemmer succes eller fiasko for digitale kredsløb.

På grund af vigtigheden af ​​krystaloscillator i digitalt kredsløb, skal vi være forsigtige, når vi bruger og designer:

1. Der er kvartskrystaller i krystaloscillatoren, som er let at forårsage kvartskrystalbrud og beskadigelse, når den bliver ramt eller tabt af ydersiden, og så kan krystaloscillatoren ikke vibreres. Derfor bør den pålidelige installation af krystaloscillatoren overvejes i design af kredsløbet, og dens position bør ikke være tæt på pladekanten og udstyrsskallen så vidt muligt.

2. Vær opmærksom på svejsetemperaturen ved håndsvejsning eller maskine. Krystalvibrationer er temperaturfølsomme, svejsetemperaturen bør ikke være for høj, og opvarmningstiden skal være så kort som muligt.

Rimelig krystaloscillatorlayout kan undertrykke systemets strålingsinterferens.

1. Problembeskrivelse

Produktet er et feltkamera, som består af fem dele indeni: kernekontrolkort, sensorkort, kamera, SD-hukommelseskort og batteri. Skallen er en plastskal, og den lille plade har kun to interfaces: DC5V ekstern strømgrænseflade og USB-grænseflade til dataoverførsel. Efter strålingstesten viser det sig, at der er omkring 33MHz harmonisk støjstrålingsproblem.

De originale testdata er som følger:

2. Analyser problemet

Denne produktskalstruktur af plastikskal, ikke-afskærmende materiale, hele testen kun netledning og USB-kabel ud af skallen, er det interferensfrekvenspunktet, der udstråles af netledningen og USB-kablet? Derfor tages følgende trin for at teste:

(1) Tilføj kun magnetisk ring på netledningen, testresultater: forbedringen er ikke indlysende;

(2) Tilføj kun magnetisk ring på USB-kablet, testresultater: forbedringen er stadig ikke indlysende;

(3) Tilføj magnetisk ring til både USB-kabel og netledning, testresultater: forbedringen er indlysende, den samlede interferensfrekvens faldt.

Det kan ses af ovenstående, at interferensfrekvenspunkterne bringes ud fra de to grænseflader, hvilket ikke er problemet med strømgrænsefladen eller USB-grænsefladen, men de interne interferensfrekvenspunkter koblet til de to grænseflader. Afskærmning af kun én grænseflade kan ikke løse problemet.

Gennem nærfeltsmåling viser det sig, at en 32,768KHz krystaloscillator fra kernekontrolkortet genererer stærk rumlig stråling, som gør de omgivende kabler og GND-koblede 32,768KHz harmonisk støj, som derefter kobles og udstråles gennem interfacet USB-kablet og strømledning. Krystaloscillatorens problemer er forårsaget af følgende to problemer:

(1) Krystalvibrationen er for tæt på kanten af ​​pladen, hvilket er let at føre til krystalvibrationsstrålingsstøjen.

(2) Der er en signallinje under krystaloscillatoren, som er let at føre til den harmoniske støj fra signallinjekoblingskrystaloscillatoren.

(3) Filterelementet er placeret under krystaloscillatoren, og filterkondensatoren og matchende modstand er ikke arrangeret i henhold til signalretningen, hvilket gør filterelementets filtreringseffekt værre.

3, løsningen

Ifølge analysen opnås følgende modforanstaltninger:

(1) Filterkapacitansen og matchende modstand af krystallen tæt på CPU-chippen er fortrinsvis placeret væk fra kanten af ​​kortet;

(2) Husk ikke at lægge jord i krystalplaceringsområdet og projektionsområdet nedenfor;

(3) Filterkapacitansen og matchende modstand af krystallen er arrangeret i overensstemmelse med signalretningen og placeret pænt og kompakt nær krystallen;

(4) Krystallen er placeret nær chippen, og linjen mellem de to er så kort og lige som muligt.

4. Konklusion

I dag er mange systemer krystaloscillator clockfrekvens høj, interferens harmonisk energi er stærk; Interferensovertoner transmitteres ikke kun fra input- og outputlinjerne, men udstråles også fra rummet. Hvis layoutet ikke er rimeligt, er det let at forårsage et stærkt støjstrålingsproblem, og det er svært at løse med andre metoder. Derfor er det meget vigtigt for layoutet af krystaloscillator og CLK-signallinje i printkortlayout.

Bemærkning om PCB-design af krystaloscillator

(1) Koblingskondensatoren skal være så tæt på krystaloscillatorens strømforsyningsstift som muligt. Positionen skal placeres i rækkefølge: i henhold til strømforsyningens indstrømningsretning skal kondensatoren med den mindste kapacitet placeres i rækkefølge fra den største til den mindste.

(2) Skallen på krystaloscillatoren skal være jordet, hvilket kan stråle krystaloscillatoren udad, og kan også skærme interferensen af ​​eksterne signaler på krystaloscillatoren.

(3) Foretag ikke ledning under krystaloscillatoren for at sikre, at gulvet er helt dækket. Samtidig må du ikke fortråde inden for 300 mil fra krystaloscillatoren, for at forhindre krystaloscillatoren i at forstyrre ydeevnen af ​​andre ledninger, enheder og lag.

(4) Linjen til ursignalet skal være så kort som muligt, linjen skal være bredere, og balancen skal findes i længden af ​​ledningerne og væk fra varmekilden.

(5) Krystaloscillatoren bør ikke placeres på kanten af ​​printkortet, især i design af printkortet.