اسیلاتور کریستال کلید در طراحی مدار دیجیتال است ، معمولاً در طراحی مدار ، از اسیلاتور کریستال به عنوان قلب مدار دیجیتال استفاده می شود ، تمام کار مدار دیجیتال از سیگنال ساعت جدا نیست و فقط اسیلاتور کریستال دکمه کلیدی است که به طور مستقیم کنترل شروع عادی کل سیستم را کنترل می کند ، می توان گفت اگر یک طراحی مدار دیجیتال وجود داشته باشد ، می تواند Crystal Oplillator را ببیند.

I. نوسان ساز کریستالی چیست؟

اسیلاتور کریستال به طور کلی به دو نوع نوسان ساز کریستال کوارتز و طنین انداز کریستال کوارتز اشاره دارد و همچنین می توان آن را به طور مستقیم اسیلاتور کریستال نامید. هر دو با استفاده از اثر پیزوالکتریک بلورهای کوارتز ساخته می شوند.

نوسان ساز کریستال مانند این کار می کند: هنگامی که یک میدان الکتریکی روی دو الکترود کریستال اعمال می شود ، کریستال تحت تغییر شکل مکانیکی قرار می گیرد و برعکس ، اگر فشار مکانیکی به دو انتهای کریستال اعمال شود ، کریستال یک میدان الکتریکی تولید می کند. این پدیده برگشت پذیر است ، بنابراین با استفاده از این ویژگی کریستال ، ولتاژهای متناوب را به هر دو انتهای کریستال اضافه می کند ، تراشه لرزش مکانیکی را تولید می کند و در عین حال زمینه های الکتریکی متناوب تولید می کند. با این حال ، این لرزش و میدان الکتریکی تولید شده توسط کریستال به طور کلی کوچک است ، اما تا زمانی که در یک فرکانس خاص قرار داشته باشد ، دامنه به طور قابل توجهی افزایش می یابد ، شبیه به رزونانس حلقه LC که ما طراحان مدار اغلب می بینیم.

ii. طبقه بندی نوسانات کریستالی (فعال و منفعل)

① نوسان ساز کریستالی منفعل

کریستال منفعل یک کریستال است ، به طور کلی یک دستگاه غیر قطبی 2 پین (برخی از کریستال منفعل دارای یک پین ثابت و بدون قطبیت است).

نوسان ساز کریستال منفعل به طور کلی نیاز به تکیه بر مدار ساعت تشکیل شده توسط خازن بار برای تولید سیگنال نوسان (سیگنال موج سینوسی) دارد.

② نوسان ساز کریستالی فعال

یک اسیلاتور کریستالی فعال یک نوسان ساز است ، معمولاً با 4 پین. نوسان ساز کریستالی فعال نیازی به نوسان ساز داخلی CPU برای تولید سیگنال موج مربع ندارد. منبع تغذیه کریستالی فعال سیگنال ساعت را تولید می کند.

سیگنال اسیلاتور کریستالی فعال پایدار است ، کیفیت بهتر است و حالت اتصال نسبتاً ساده است ، خطای دقیق از نوسان ساز کریستال منفعل کوچکتر است و قیمت آن گران تر از نوسان ساز کریستال منفعل است.

iii پارامترهای اساسی نوسان ساز کریستال

پارامترهای اصلی نوسان ساز کریستال عمومی عبارتند از: دمای کار ، مقدار دقیق ، خازن تطبیق ، فرم بسته ، فرکانس هسته و غیره.

فرکانس اصلی اسیلاتور کریستال: انتخاب فرکانس کریستال عمومی به الزامات اجزای فرکانس بستگی دارد ، مانند MCU به طور کلی یک محدوده است که بیشتر آنها از 4 متر تا ده ها از M.

دقت ارتعاش کریستال: دقت لرزش کریستال به طور کلی 5ppm ، 10ppm ± ، 20ppm ± ، 50ppm ± و غیره است ، تراشه های ساعت با دقت بالا به طور کلی در 5ppm پوند هستند و استفاده عمومی حدود 20pppm را انتخاب می کند.

خازن تطبیق اسیلاتور کریستال: معمولاً با تنظیم مقدار خازن تطبیق ، می توان فرکانس هسته اسیلاتور کریستال را تغییر داد و در حال حاضر از این روش برای تنظیم نوسان ساز کریستالی با دقت بالا استفاده می شود.

در سیستم مدار ، خط سیگنال ساعت با سرعت بالا بالاترین اولویت را دارد. خط ساعت یک سیگنال حساس است و هرچه فرکانس بالاتر باشد ، خط کوتاه تر برای اطمینان از حداقل بودن اعوجاج سیگنال لازم است.

در حال حاضر در بسیاری از مدارها ، فرکانس ساعت کریستالی سیستم بسیار زیاد است ، بنابراین انرژی تداخل در هارمونیک نیز قوی است ، هارمونیک از دو خط ورودی و خروجی به دست می آید ، اما از تابش فضا نیز به دست می آید ، که همچنین اگر طرح PCB از اسیلاسیون کریستال معقول نباشد ، به راحتی باعث ایجاد یک مشکل دیگر می شود و یک بار تولید است. بنابراین ، هنگام نمایش صفحه PCB برای اسیلاتور کریستال و طرح خط سیگنال CLK بسیار مهم است.