A miúdo comparamos o oscilador de cristal co corazón do circuíto dixital, porque todo o traballo do circuíto dixital é inseparable desde o sinal do reloxo, e o oscilador de cristal controla directamente todo o sistema. Se o oscilador de cristal non funciona, todo o sistema quedará paralizado, polo que o oscilador de cristal é o requisito previo para que o circuíto dixital comece a funcionar.

O oscilador de cristal, como dicimos a miúdo, é un oscilador de cristal de cuarzo e un resonador de cristal de cuarzo. Ambos están feitos do efecto piezoeléctrico dos cristais de cuarzo. A aplicación dun campo eléctrico aos dous electrodos dun cristal de cuarzo provoca unha deformación mecánica do cristal, mentres que aplicar presión mecánica a ambos os lados fai que se produza un campo eléctrico no cristal. E ambos estes fenómenos son reversibles. Usando esta propiedade, aplícanse tensións alternas a ambos os dous lados do cristal e a oblea vibra mecánicamente, ademais de xerar campos eléctricos alternativos. Este tipo de vibracións e campo eléctrico son xeralmente pequenos, pero en certa frecuencia, a amplitude aumentará significativamente, o que é unha resonancia piezoeléctrica, similar á resonancia do bucle LC que vemos normalmente.

Como o corazón do circuíto dixital, como xoga o oscilador de cristal un papel nos produtos intelixentes? Casa intelixente como aire acondicionado, cortinas, seguridade, control e outros produtos, todos necesitan módulo de transmisión sen fíos, a través do protocolo Bluetooth, WiFi ou Zigbee, o módulo dun extremo ao outro extremo, ou directamente a través do control do teléfono móbil, e o módulo sen fíos é o compoñente central, que afecta a estabilidade do sistema, polo que o sistema está a usar o sistema cripstal. Determina o éxito ou o fracaso dos circuítos dixitais.

Debido á importancia do oscilador de cristal no circuíto dixital, debemos ter coidado ao usar e deseñar:

1. Hai cristais de cuarzo no oscilador de cristal, que é fácil de causar rotura de cristal de cuarzo e danos cando se impide ou cae polo exterior, e entón o oscilador de cristal non se pode vibrar. Polo tanto, a instalación fiable do oscilador de cristal debe considerarse no deseño do circuíto, e a súa posición non debe estar preto do bordo da placa e da cuncha do equipo na medida do posible.

2. Preste atención á temperatura de soldadura cando se solda a man ou a máquina. A vibración de cristal é sensible á temperatura, a temperatura de soldadura non debe ser demasiado alta e o tempo de calefacción debe ser o máis curto posible.

O esquema razoable dos osciladores de cristal pode suprimir a interferencia da radiación do sistema.

1. Descrición do problema

O produto é unha cámara de campo, que consta de cinco partes dentro: taboleiro de control de núcleo, placa de sensores, cámara, tarxeta de memoria SD e batería. A cuncha é unha cuncha de plástico e a pequena placa ten só dúas interfaces: interface de alimentación externa DC5V e interface USB para a transmisión de datos. Despois da proba de radiación, comprobouse que hai uns problemas de radiación de ruído armónicos de 33 MHz.

Os datos orixinais da proba son os seguintes:

2. Analiza o problema

Esta estrutura de cuncha de produto cuncha de plástico, material non blindado, todo o cable de alimentación da proba e o cable USB fóra da cuncha, ¿o punto de frecuencia de interferencia está irradiado polo cable de alimentación e o cable USB? Polo tanto, danse os seguintes pasos para probar:

(1) Engadir anel magnético só no cable de alimentación, resultados da proba: a mellora non é obvia;

(2) Engadir só anel magnético no cable USB, resultados das probas: a mellora aínda non é obvia;

(3) Engadir anel magnético tanto ao cable USB como ao cable de alimentación, resultados das probas: a mellora é obvia, a frecuencia global de interferencias diminuíu.

Pódese ver desde o anterior que os puntos de frecuencia de interferencia son sacados das dúas interfaces, que non é o problema da interface de potencia ou da interface USB, senón os puntos de frecuencia interferencia internos unidos ás dúas interfaces. A blindaje só unha interface non pode resolver o problema.

A través da medición do campo próximo, comprobouse que un oscilador de cristal de 32.768kHz da tarxeta de control do núcleo xera unha forte radiación espacial, o que fai que os cables circundantes e o GND acoplan ruído armónico de 32.768kHz, que se acoplan e radien a través da interface USB cable e cordón de potencia. Os problemas do oscilador de cristal son causados ​​polos seguintes dous problemas:

(1) A vibración de cristal está demasiado preto do bordo da placa, que é fácil de levar ao ruído de radiación de vibración de cristal.

(2) Hai unha liña de sinal baixo o oscilador de cristal, que é fácil levar ao ruído armónico do oscilador de cristal de acoplamiento da liña de sinal.

(3) O elemento de filtro colócase baixo o oscilador de cristal, e o condensador de filtro e a resistencia correspondente non están dispostos segundo a dirección do sinal, o que fai peor o efecto de filtrado do elemento de filtro.

3, a solución

Segundo a análise, obtéñense as seguintes contramedidas:

(1) a capacitancia do filtro e a resistencia correspondente do cristal preto do chip CPU colócanse preferentemente lonxe do bordo do taboleiro;

(2) Lembre que non se deitará na área de colocación de cristal e na área de proxección de abaixo;

(3) a capacitancia do filtro e a resistencia correspondente do cristal están dispostas segundo a dirección do sinal, e colócanse perfectamente e compactas preto do cristal;

(4) O cristal colócase preto do chip, e a liña entre ambos é o máis curta e recta posible.

4. Conclusión

Hoxe en día moitos sistemas a frecuencia do reloxo de oscilador de cristal é alta, a enerxía armónica de interferencia é forte; Os harmónicos de interferencia non só se transmiten a partir das liñas de entrada e saída, senón que tamén se irradian do espazo. Se o esquema non é razoable, é fácil causar un forte problema de radiación de ruído e é difícil resolver por outros métodos. Polo tanto, é moi importante para a disposición do oscilador de cristal e da liña de sinal CLK na disposición da placa PCB.

Nota sobre o deseño do PCB do oscilador de cristal

(1) O condensador de acoplamiento debe estar o máis preto posible do pasador de alimentación do oscilador de cristal. A posición debe colocarse en orde: Segundo a dirección do fluxo de alimentación, o condensador con menor capacidade debe colocarse en orde do maior ao máis pequeno.

(2) A cuncha do oscilador de cristal debe estar a terra, o que pode irradiar o oscilador de cristal cara a fóra e tamén pode blindar a interferencia de sinais externos no oscilador de cristal.

(3) Non conecte o oscilador de cristal para asegurarse de que o chan estea completamente cuberto. Ao mesmo tempo, non conecte a 300 millóns do oscilador de cristal, para evitar que o oscilador de cristal interfira no rendemento doutros cableados, dispositivos e capas.

(4) A liña do sinal do reloxo debe ser o máis curta posible, a liña debe ser máis ampla e o equilibrio debe atoparse na lonxitude do cableado e afastado da fonte de calor.

(5) O oscilador de cristal non se debe colocar no bordo da tarxeta PCB, especialmente no deseño da tarxeta do taboleiro.