Nous comparons souvent l'oscillateur en cristal au cœur du circuit numérique, car tout le travail du circuit numérique est inséparable du signal d'horloge, et l'oscillateur cristallin contrôle directement l'ensemble du système. Si l'oscillateur en cristal ne fonctionne pas, l'ensemble du système sera paralysé, donc l'oscillateur en cristal est la condition préalable au circuit numérique pour commencer à fonctionner.

L'oscillateur en cristal, comme nous le disons souvent, est un oscillateur en cristal de quartz et un résonateur en cristal de quartz. Ils sont tous deux composés de l'effet piézoélectrique des cristaux de quartz. L'application d'un champ électrique aux deux électrodes d'un cristal de quartz provoque une déformation mécanique du cristal, tandis que l'application de la pression mécanique sur les deux côtés provoque un champ électrique dans le cristal. Et ces deux phénomènes sont réversibles. En utilisant cette propriété, des tensions alternées sont appliquées sur les deux côtés du cristal et la plaquette vibre mécaniquement, ainsi que la génération de champs électriques alternés. Ce type de vibration et de champ électrique est généralement faible, mais à une certaine fréquence, l'amplitude sera considérablement augmentée, ce qui est une résonance piézoélectrique, similaire à la résonance de la boucle LC que nous voyons couramment.

En tant que cœur du circuit numérique, comment l'oscillateur cristallin joue-t-il un rôle dans les produits intelligents? Smart Home tel que la climatisation, les rideaux, la sécurité, la surveillance et d'autres produits, tous ont besoin d'un module de transmission sans fil, ils via le protocole Bluetooth, WiFi ou Zigbee, le module d'un bout à l'autre extrémité, ou directement par le contrôle du téléphone mobile, et Le module sans fil est le composant central, affectant la stabilité de l'ensemble du système, alors choisissez le système pour utiliser l'oscillateur cristallin. Détermine le succès ou l'échec des circuits numériques.

En raison de l'importance de l'oscillateur en cristal dans le circuit numérique, nous devons être prudents lors de l'utilisation et de la conception:

1. Il y a des cristaux de quartz dans l'oscillateur de cristal, qui est facile à provoquer une rupture et des dégâts de cristal de quartz lorsqu'il est affecté ou déposé par l'extérieur, puis l'oscillateur à cristal ne peut pas être vibré. Par conséquent, l'installation fiable de l'oscillateur en cristal doit être prise en compte dans la conception du circuit, et sa position ne doit pas être proche du bord de la plaque et de la coquille d'équipement autant que possible.

2. Faites attention à la température de soudage lors du soudage à la main ou à la machine. Les vibrations cristallines sont sensibles à la température, la température du soudage ne doit pas être trop élevée et le temps de chauffage doit être aussi court que possible.

La disposition raisonnable de l'oscillateur en cristal peut supprimer l'interférence du rayonnement du système.

1. Description du problème

Le produit est une caméra sur le terrain, qui se compose de cinq parties à l'intérieur: carte de commande de base, carte de capteur, appareil photo, carte mémoire SD et batterie. La coque est en plastique et la petite carte n'a que deux interfaces: interface d'alimentation externe DC5V et interface USB pour la transmission des données. Après le test de rayonnement, il est constaté qu'il y a environ 33 MHz un problème de rayonnement de bruit harmonique.

Les données de test d'origine sont les suivantes:

2. Analyser le problème

Cette coquille de produit structure la coque en plastique, le matériau non-majuscule, l'ensemble du test de test uniquement et le câble USB de la coquille, est-ce que le point de fréquence d'interférence est rayonné par le cordon d'alimentation et le câble USB? Par conséquent, les mesures suivantes sont prises pour tester:

(1) Ajouter une anneau magnétique uniquement sur le cordon d'alimentation, Résultats du test: l'amélioration n'est pas évidente;

(2) Ajouter une bague magnétique uniquement sur le câble USB, Résultats du test: l'amélioration n'est toujours pas évidente;

(3) Ajouter un anneau magnétique au câble USB et au cordon d'alimentation, résultats du test: l'amélioration est évidente, la fréquence globale d'interférence a diminué.

On peut voir à partir de ce qui précède que les points de fréquence d'interférence sont mis en évidence des deux interfaces, qui n'est pas le problème de l'interface d'alimentation ou de l'interface USB, mais les points de fréquence d'interférence interne couplés aux deux interfaces. Le blindage qu'une seule interface ne peut pas résoudre le problème.

Grâce à une mesure en champ proche, il est constaté qu'un oscillateur en cristal de 32,768 kHz de la carte de commande de base génère un fort rayonnement spatial, ce qui rend les câbles environnants et GND couplé à 32,768 kHz le bruit harmonique, qui est ensuite couplé et rayonné par le câble USB interface et cordon d'alimentation. Les problèmes de l'oscillateur en cristal sont causés par les deux problèmes suivants:

(1) La vibration cristalline est trop proche du bord de la plaque, ce qui est facile à conduire au bruit de rayonnement de vibration cristalline.

(2) Il y a une ligne de signal sous l'oscillateur cristallin, ce qui est facile à conduire au bruit harmonique de l'oscillateur cristallin de couplage de la ligne de signal.

(3) L'élément de filtre est placé sous l'oscillateur cristallin, et le condensateur du filtre et la résistance de correspondance ne sont pas disposés en fonction de la direction du signal, ce qui rend le filtrage de l'élément filtrant.

3, la solution

Selon l'analyse, les contre-mesures suivantes sont obtenues:

(1) la capacité du filtre et la résistance de correspondance du cristal près de la puce CPU sont préférentiellement placées loin du bord de la planche;

(2) N'oubliez pas de ne pas poser de terrain dans la zone de placement des cristaux et la zone de projection ci-dessous;

(3) la capacité du filtre et la résistance correspondante du cristal sont disposées en fonction de la direction du signal, et placées soigneusement et compactes près du cristal;

(4) Le cristal est placé près de la puce, et la ligne entre les deux est aussi courte et droite que possible.

4. Conclusion

De nos jours, de nombreux systèmes La fréquence de l'horloge de l'oscillateur cristallin est élevée, l'énergie harmonique d'interférence est forte; Les harmoniques d'interférence sont non seulement transmises à partir des lignes d'entrée et de sortie, mais également rayonnées de l'espace. Si la disposition n'est pas raisonnable, il est facile de provoquer un fort problème de rayonnement du bruit et il est difficile de résoudre par d'autres méthodes. Par conséquent, il est très important pour la disposition de l'oscillateur en cristal et de la ligne de signal CLK dans la disposition de la carte PCB.

Remarque sur la conception PCB de l'oscillateur à cristal

(1) Le condensateur de couplage doit être aussi proche que possible de la broche d'alimentation de l'oscillateur en cristal. La position doit être placée dans l'ordre: Selon la direction d'entrée de l'alimentation électrique, le condensateur avec la plus petite capacité doit être mis dans l'ordre du plus grand au plus petit.

(2) La coquille de l'oscillateur à cristal doit être mise à la terre, ce qui peut rayonner l'oscillateur de cristal vers l'extérieur, et peut également protéger l'interférence des signaux externes sur l'oscillateur cristallin.

(3) Ne pas câbler sous l'oscillateur en cristal pour vous assurer que le sol est complètement couvert. Dans le même temps, ne câblez pas à moins de 300 milles de l'oscillateur en cristal, afin d'empêcher l'oscillateur de cristal d'interférer avec les performances d'autres câblage, dispositifs et couches.

(4) La ligne du signal d'horloge doit être aussi courte que possible, la ligne doit être plus large et l'équilibre doit être trouvé dans la longueur du câblage et loin de la source de chaleur.

(5) L'oscillateur en cristal ne doit pas être placé sur le bord de la carte PCB, en particulier dans la conception de la carte de carte.