Ο κρυσταλλικός ταλαντωτής είναι το κλειδί στο σχεδιασμό ψηφιακών κυκλωμάτων, συνήθως στο σχεδιασμό κυκλώματος, ο κρυσταλλικός ταλαντωτής χρησιμοποιείται ως η καρδιά του ψηφιακού κυκλώματος, όλη η εργασία του ψηφιακού κυκλώματος είναι αδιαχώριστη από το σήμα ρολογιού και μόνο ο ταλαντωτής κρυστάλλου είναι το κουμπί κλειδιού που ελέγχει άμεσα την κανονική εκκίνηση ολόκληρου του συστήματος, μπορεί να ειπωθεί ότι εάν υπάρχει σχέδιο ψηφιακού κυκλώματος μπορεί να δει τον κρυσταλλικό ταλαντωτή.

I. Τι είναι ο κρυσταλλικός ταλαντωτής;

Ο κρυσταλλικός ταλαντωτής αναφέρεται γενικά σε δύο είδη ταλαντωτή κρυστάλλων χαλαζία και αντηχείο κρυστάλλου χαλαζία και μπορεί επίσης να ονομαστεί απευθείας ταλαντωτής κρυστάλλου. Και τα δύο κατασκευάζονται χρησιμοποιώντας το πιεζοηλεκτρικό αποτέλεσμα των κρυστάλλων χαλαζία.

Ο κρυσταλλικός ταλαντωτής λειτουργεί ως εξής: όταν εφαρμόζεται ηλεκτρικό πεδίο στα δύο ηλεκτρόδια του κρυστάλλου, ο κρύσταλλος θα υποστεί μηχανική παραμόρφωση και αντίθετα, εάν εφαρμοστεί μηχανική πίεση στα δύο άκρα του κρυστάλλου, ο κρύσταλλος θα παράγει ένα ηλεκτρικό πεδίο. Αυτό το φαινόμενο είναι αναστρέψιμο, επομένως χρησιμοποιώντας αυτό το χαρακτηριστικό του κρυστάλλου, προσθέτοντας εναλλασσόμενες τάσεις και στα δύο άκρα του κρυστάλλου, το τσιπ θα παράγει μηχανικούς κραδασμούς και ταυτόχρονα θα παράγει εναλλασσόμενα ηλεκτρικά πεδία. Ωστόσο, αυτή η δόνηση και το ηλεκτρικό πεδίο που δημιουργείται από τον κρύσταλλο είναι γενικά μικρό, αλλά όσο είναι σε μια συγκεκριμένη συχνότητα, το πλάτος θα αυξάνεται σημαντικά, παρόμοιο με τον συντονισμό βρόχου LC που βλέπουμε συχνά εμείς οι σχεδιαστές κυκλωμάτων.

II. Ταξινόμηση κρυσταλλικών ταλαντώσεων (ενεργητικές και παθητικές)

① Παθητικός ταλαντωτής κρυστάλλων

Ο παθητικός κρύσταλλος είναι ένας κρύσταλλος, γενικά μια μη πολική συσκευή 2 ακίδων (κάποια παθητικά κρύσταλλα έχουν μια σταθερή ακίδα χωρίς πολικότητα).

Ο παθητικός ταλαντωτής κρυστάλλων γενικά χρειάζεται να βασίζεται στο κύκλωμα ρολογιού που σχηματίζεται από τον πυκνωτή φορτίου για να δημιουργήσει το ταλαντευόμενο σήμα (σήμα ημιτονοειδούς κύματος).

② Ενεργός ταλαντωτής κρυστάλλων

Ένας ενεργός ταλαντωτής κρυστάλλων είναι ένας ταλαντωτής, συνήθως με 4 ακίδες. Ο ενεργός ταλαντωτής κρυστάλλων δεν απαιτεί από τον εσωτερικό ταλαντωτή της CPU να παράγει σήμα τετραγωνικού κύματος. Ένα ενεργό τροφοδοτικό κρυστάλλου παράγει ένα σήμα ρολογιού.

Το σήμα του ενεργού ταλαντωτή κρυστάλλου είναι σταθερό, η ποιότητα είναι καλύτερη και ο τρόπος σύνδεσης είναι σχετικά απλός, το σφάλμα ακρίβειας είναι μικρότερο από αυτό του ταλαντωτή παθητικού κρυστάλλου και η τιμή είναι πιο ακριβή από τον παθητικό ταλαντωτή κρυστάλλου.

III. Βασικές παράμετροι κρυσταλλικού ταλαντωτή

Οι βασικές παράμετροι του γενικού ταλαντωτή κρυστάλλων είναι: θερμοκρασία λειτουργίας, τιμή ακριβείας, χωρητικότητα αντιστοίχισης, μορφή συσκευασίας, συχνότητα πυρήνα και ούτω καθεξής.

Η συχνότητα πυρήνα του ταλαντωτή κρυστάλλου: Η επιλογή της γενικής κρυσταλλικής συχνότητας εξαρτάται από τις απαιτήσεις των στοιχείων συχνότητας, όπως το MCU είναι γενικά ένα εύρος, τα περισσότερα από τα οποία είναι από 4M έως δεκάδες M.

Ακρίβεια κρυσταλλικής δόνησης: η ακρίβεια της κρυσταλλικής δόνησης είναι γενικά ±5PPM, ±10PPM, ±20PPM, ±50PPM, κ.λπ., τα τσιπ ρολογιού υψηλής ακρίβειας είναι γενικά εντός ±5PPM και η γενική χρήση θα επιλέξει περίπου ±20PPM.

Η χωρητικότητα αντιστοίχισης του ταλαντωτή κρυστάλλου: συνήθως προσαρμόζοντας την τιμή της αντίστοιχης χωρητικότητας, μπορεί να αλλάξει η συχνότητα πυρήνα του κρυσταλλικού ταλαντωτή και επί του παρόντος, αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται για τη ρύθμιση του ταλαντωτή κρυστάλλου υψηλής ακρίβειας.

Στο σύστημα κυκλώματος, η γραμμή σήματος ρολογιού υψηλής ταχύτητας έχει την υψηλότερη προτεραιότητα. Η γραμμή ρολογιού είναι ένα ευαίσθητο σήμα και όσο υψηλότερη είναι η συχνότητα, τόσο μικρότερη είναι η γραμμή που απαιτείται για να διασφαλιστεί ότι η παραμόρφωση του σήματος είναι ελάχιστη.

Τώρα σε πολλά κυκλώματα, η συχνότητα κρυσταλλικού ρολογιού του συστήματος είναι πολύ υψηλή, επομένως η ενέργεια παρεμβολής στις αρμονικές είναι επίσης ισχυρή, οι αρμονικές θα προέρχονται από τις δύο γραμμές εισόδου και εξόδου, αλλά και από τη διαστημική ακτινοβολία, η οποία επίσης οδηγεί σε Εάν η διάταξη PCB του κρυσταλλικού ταλαντωτή δεν είναι λογική, θα προκαλέσει εύκολα ένα πρόβλημα ισχυρής αδέσποτης ακτινοβολίας και μόλις παραχθεί, είναι δύσκολο να λυθεί με άλλες μεθόδους. Επομένως, είναι πολύ σημαντικό για τη διάταξη του ταλαντωτή κρυστάλλου και της γραμμής σήματος CLK όταν είναι τοποθετημένη η πλακέτα PCB.