Το Crystal Oscillator είναι το κλειδί στο σχεδιασμό του ψηφιακού κυκλώματος, συνήθως στο σχεδιασμό κυκλώματος, ο Crystal Oscillator χρησιμοποιείται ως καρδιά του ψηφιακού κυκλώματος, όλη η εργασία του ψηφιακού κυκλώματος είναι αδιαχώριστη από το σήμα ρολογιού και μόνο ο κλιμακωτής κρυστάλλου είναι το κουμπί κλειδί που ελέγχει άμεσα την κανονική έναρξη ολόκληρου του συστήματος, μπορεί να ειπωθεί ότι υπάρχει ένα ψηφιακό σχεδιασμό κυκλώματος μπορεί να δει τον κρυστάλλινη ταλάντωση.

I. Τι είναι ένας κρυστάλλινος ταλαντωτής;

Ο κρυστάλλινος ταλαντωτής αναφέρεται γενικά σε δύο είδη κρυστάλλινου ταλαντωτή χαλαζία και συντονιστή κρυστάλλου χαλαζία και μπορεί επίσης να ονομαστεί άμεσα Crystal Oscillator. Και οι δύο γίνονται χρησιμοποιώντας το πιεζοηλεκτρικό αποτέλεσμα των κρυστάλλων χαλαζία.

Ο κρυστάλλινος ταλαντωτής λειτουργεί έτσι: Όταν ένα ηλεκτρικό πεδίο εφαρμόζεται στα δύο ηλεκτρόδια του κρυστάλλου, ο κρύσταλλος θα υποβληθεί σε μηχανική παραμόρφωση και αντίθετα, εάν η μηχανική πίεση εφαρμόζεται στα δύο άκρα του κρυστάλλου, ο κρύσταλλος θα παράγει ένα ηλεκτρικό πεδίο. Αυτό το φαινόμενο είναι αναστρέψιμο, οπότε χρησιμοποιώντας αυτό το χαρακτηριστικό του κρυστάλλου, προσθέτοντας εναλλασσόμενες τάσεις και στα δύο άκρα του κρυστάλλου, το τσιπ θα παράγει μηχανικούς κραδασμούς και ταυτόχρονα παράγει εναλλασσόμενα ηλεκτρικά πεδία. Ωστόσο, αυτό το δόνηση και το ηλεκτρικό πεδίο που παράγεται από το κρύσταλλο είναι γενικά μικρό, αλλά όσο είναι σε μια συγκεκριμένη συχνότητα, το εύρος θα αυξηθεί σημαντικά, παρόμοιο με τον συντονισμό LC που βλέπουμε συχνά οι σχεδιαστές κυκλωμάτων.

Ii. Ταξινόμηση των κρυστάλλινων ταλαντώσεων (ενεργές και παθητικές)

① Παθητικός Κρυσταλός ταλαντωτής

Ο παθητικός κρύσταλλος είναι ένας κρύσταλλος, γενικά μια μη πολική συσκευή 2 ακίδων (κάποιο παθητικό κρύσταλλο έχει σταθερό πείρο χωρίς πολικότητα).

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

② Ενεργός ταλαντωτής κρυστάλλου

Ένας ενεργός ταλαντωτής κρυστάλλου είναι ένας ταλαντωτής, συνήθως με 4 καρφίτσες. Ο ενεργός ταλαντωτής του Crystal δεν απαιτεί τον εσωτερικό ταλαντωτή της CPU να παράγει ένα σήμα τετραγωνικού κύματος. Μια ενεργή τροφοδοσία κρυστάλλου δημιουργεί ένα σήμα ρολογιού.

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

Iii. Βασικές παράμετροι του Crystal Oscillator

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

Η συχνότητα πυρήνα του κρυστάλλινου ταλαντωτή: η επιλογή της γενικής συχνότητας κρυστάλλων εξαρτάται από τις απαιτήσεις των συστατικών συχνότητας, όπως το MCU είναι γενικά ένα εύρος, τα περισσότερα από τα οποία είναι από 4m έως δεκάδες του M.

Ακρίβεια των κρυσταλλικών κραδασμών: Η ακρίβεια των κρυσταλλικών κραδασμών είναι γενικά ± 5ppm, ± 10ppm, ± 20ppm, ± 50ppm κ.λπ., τα τσιπ ρολογιών υψηλής ακρίβειας είναι γενικά εντός ± 5ppm και η γενική χρήση θα επιλέξει περίπου ± 20ppm.

Η αντίστοιχη χωρητικότητα του κρυστάλλινου ταλαντωτή: συνήθως ρυθμίζοντας την τιμή της χωρητικότητας αντιστοίχισης, η συχνότητα πυρήνα του κρυστάλλινου ταλαντωτή μπορεί να αλλάξει και επί του παρόντος αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται για την 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 μεγαλύτερη είναι η συχνότητα, τόσο μικρότερη απαιτείται η γραμμή για να διασφαλιστεί ότι η παραμόρφωση του σήματος είναι ελάχιστη.

Τώρα σε πολλά κυκλώματα, η συχνότητα κρυστάλλιου ρολογιού του συστήματος είναι πολύ υψηλή, οπότε η ενέργεια της παρεμβολής με τις αρμονικές είναι επίσης ισχυρή, οι αρμονικές θα προέρχονται από την είσοδο και την παραγωγή δύο γραμμών, αλλά και από την ακτινοβολία του χώρου, η οποία οδηγεί και αν η διάταξη PCB του κρυστάλλινου ταλαντωτή δεν είναι λογική, θα προκαλέσει εύκολα ένα ισχυρό πρόβλημα ακτινοβολίας και μία φορά είναι δύσκολο να λυθεί με άλλες μεθόδους. Ως εκ τούτου, είναι πολύ σημαντικό για τη διάταξη του Crystal Oscillator και του CLK, όταν ο πίνακας PCB είναι τοποθετημένος.