Krystaloscillator er nøglen i digitalt kredsløbsdesign, normalt i kredsløbsdesign bruges krystaloscillator som hjertet af det digitale kredsløb, alt arbejdet i det digitale kredsløb er uadskilleligt fra ursignalet, og kun krystaloscillatoren er nøgleknappen der direkte styrer den normale start af hele systemet, kan det siges, at hvis der er et digitalt kredsløb design kan se krystal oscillatoren.

I. Hvad er en krystaloscillator?

Krystaloscillator refererer generelt til to slags kvartskrystaloscillator og kvartskrystalresonator, og kan også direkte kaldes krystaloscillator. Begge er lavet ved hjælp af den piezoelektriske effekt af kvartskrystaller.

Krystaloscillatoren fungerer sådan: når et elektrisk felt påføres krystallens to elektroder, vil krystallen undergå mekanisk deformation, og tværtimod, hvis der påføres mekanisk tryk på de to ender af krystallen, vil krystallen producere et elektrisk felt. Dette fænomen er reversibelt, så ved at bruge denne karakteristik af krystallen, tilføjelse af vekselspændinger til begge ender af krystallen, vil chippen producere mekanisk vibration og samtidig producere vekslende elektriske felter. Denne vibration og elektriske felt genereret af krystallen er dog generelt lille, men så længe den er på en bestemt frekvens, vil amplituden blive væsentligt forøget, svarende til den LC loop-resonans, som vi kredsløbsdesignere ofte ser.

II. Klassificering af krystaloscillationer (aktive og passive)

① Passiv krystaloscillator

Passiv krystal er en krystal, generelt en 2-benet ikke-polær enhed (nogle passive krystal har en fast pin uden polaritet).

Passiv krystaloscillator skal generelt stole på clockkredsløbet dannet af belastningskondensatoren for at generere det oscillerende signal (sinusbølgesignal).

② Aktiv krystaloscillator

En aktiv krystaloscillator er en oscillator, normalt med 4 ben. Aktiv krystaloscillator kræver ikke, at CPU'ens interne oscillator producerer et firkantbølgesignal. En aktiv krystalstrømforsyning genererer et kloksignal.

Signalet fra aktiv krystaloscillator er stabilt, kvaliteten er bedre, og forbindelsestilstanden er relativt enkel, præcisionsfejlen er mindre end den for passiv krystaloscillator, og prisen er dyrere end passiv krystaloscillator.

III. Grundlæggende parametre for krystaloscillator

De grundlæggende parametre for den generelle krystaloscillator er: driftstemperatur, præcisionsværdi, matchende kapacitans, pakkeform, kernefrekvens og så videre.

Krystaloscillatorens kernefrekvens: Valget af den generelle krystalfrekvens afhænger af kravene til frekvenskomponenterne, ligesom MCU generelt er et område, hvoraf de fleste er fra 4M til snesevis af M.

Krystalvibrationsnøjagtighed: Nøjagtigheden af ​​krystalvibrationen er generelt ±5PPM, ±10PPM, ±20PPM, ±50PPM osv., urchips med høj præcision er generelt inden for ±5PPM, og den generelle brug vil vælge omkring ±20PPM.

Krystaloscillatorens matchende kapacitans: Normalt ved at justere værdien af ​​den matchende kapacitans kan krystaloscillatorens kernefrekvens ændres, og på nuværende tidspunkt bruges denne metode til at justere højpræcisions krystaloscillatoren.

I kredsløbssystemet har højhastigheds-ursignallinjen den højeste prioritet. Klokkelinjen er et følsomt signal, og jo højere frekvensen er, jo kortere linjen er nødvendig for at sikre, at forvrængningen af ​​signalet er minimal.

Nu i mange kredsløb er systemets krystalklokkefrekvens meget høj, så energien til at interferere med harmoniske er også stærk, harmoniske vil blive afledt fra input og output to linjer, men også fra rumstrålingen, hvilket også fører til hvis PCB-layoutet af krystaloscillatoren ikke er rimeligt, vil det let forårsage et stærkt herreløst strålingsproblem, og når først det er produceret, er det vanskeligt at løse med andre metoder. Derfor er det meget vigtigt for krystaloscillatoren og CLK-signallinjelayoutet, når printkortet lægges ud.