O oscilador de cristal é a clave no deseño de circuítos dixital, normalmente no deseño de circuítos, os osciladores de cristal úsanse como o corazón do circuíto dixital, todo o traballo do circuíto dixital é inseparable do sinal do reloxo e só o oscilador de cristal é o botón clave. que controla directamente o inicio normal de todo o sistema, pódese dicir que se hai un deseño de circuíto dixital pode ver o oscilador de cristal.
I. Que é un oscilador de cristal?
Oscilador de cristal xeralmente refírese a dous tipos de oscilador de cristal de cuarzo e resonador de cristal de cuarzo, e tamén se pode chamar directamente oscilador de cristal. Ambos están feitos mediante o efecto piezoeléctrico dos cristais de cuarzo.
O oscilador de cristal funciona así: cando se aplica un campo eléctrico aos dous electrodos do cristal, o cristal sufrirá deformación mecánica e, pola contra, se se aplica presión mecánica aos dous extremos do cristal, o cristal producirá un campo eléctrico. Este fenómeno é reversible, polo que empregando esta característica do cristal, engadindo voltaxes alternas a ambos os dous extremos do cristal, o chip producirá vibración mecánica, e ao mesmo tempo producirá campos eléctricos alternativos. Non obstante, esta vibración e o campo eléctrico xerados polo cristal son xeralmente pequenos, pero sempre que estea a unha determinada frecuencia, a amplitude aumentarase significativamente, de xeito similar á resonancia do bucle LC que adoitamos ver os deseñadores de circuítos.
II. Clasificación das oscilacións de cristal (activa e pasiva)
① Oscilador de cristal pasivo
O cristal pasivo é un cristal, xeralmente un dispositivo non polar de 2 pinos (algúns cristales pasivos teñen un pin fixo sen polaridade).
O oscilador de cristal pasivo xeralmente necesita confiar no circuíto de reloxo formado polo capacitor de carga para xerar o sinal oscilante (sinal de onda sinusoidal).
② Oscilador de cristal activo
Un oscilador de cristal activo é un oscilador, normalmente con 4 pinos. O oscilador de cristal activo non precisa do oscilador interno da CPU para producir un sinal de onda cadrada. Unha fonte de alimentación de cristal activa xera un sinal de reloxo.
O sinal do oscilador de cristal activo é estable, a calidade é mellor e o modo de conexión é relativamente sinxelo, o erro de precisión é menor que o do oscilador de cristal pasivo e o prezo é máis caro que o oscilador de cristal pasivo.
III. Parámetros básicos do oscilador de cristal
Os parámetros básicos do oscilador de cristal xeral son: temperatura de funcionamento, valor de precisión, capacidade de correspondencia, forma de paquete, frecuencia do núcleo, etc.
A frecuencia central do oscilador de cristal: a elección da frecuencia xeral do cristal depende dos requisitos dos compoñentes de frecuencia, xa que o MCU é xeralmente un rango, a maioría dos cales son de 4M a decenas de M.
Precisión da vibración do cristal: a precisión da vibración do cristal é xeralmente ± 5PPM, ± 10PPM, ± 20PPM, ± 50PPM, etc., os chips de reloxo de alta precisión adoitan estar dentro de ± 5PPM e o uso xeral escollerá uns ± 20PPM.
A capacidade de coincidencia do oscilador de cristal: normalmente axustando o valor da capacidade de coincidencia, pódese cambiar a frecuencia central do oscilador de cristal e, actualmente, este método úsase para axustar o oscilador de cristal de alta precisión.
No sistema de circuítos, a liña de sinal de reloxo de alta velocidade ten a máxima prioridade. A liña do reloxo é un sinal sensible, e canto maior sexa a frecuencia, máis curta é necesaria a liña para garantir que a distorsión do sinal sexa mínima.
Agora, en moitos circuítos, a frecuencia do reloxo de cristal do sistema é moi alta, polo que a enerxía de interferir cos harmónicos tamén é forte, os harmónicos derivaranse das dúas liñas de entrada e saída, pero tamén da radiación espacial, o que tamén leva a se o deseño da PCB do oscilador de cristal non é razoable, provocará facilmente un forte problema de radiación perdida e, unha vez producido, é difícil de resolver por outros métodos. Polo tanto, é moi importante para o oscilador de cristal e a disposición da liña de sinal CLK cando a placa PCB está disposta.