Često uspoređujemo kristalni oscilator sa srcem digitalnog kruga, jer je sav rad digitalnog kruga neodvojiv od signala sata, a kristalni oscilator izravno kontrolira cijeli sustav. Ako kristalni oscilator ne radi, cijeli će sustav biti paraliziran, pa je kristalni oscilator preduvjet za digitalni krug za početak rada.

Kristalni oscilator, kako često kažemo, je kvarcni kristalni oscilator i kvarcni kristalni rezonator. Oboje su izrađeni od piezoelektričnog učinka kvarcnih kristala. Primjena električnog polja na dvije elektrode kvarcnog kristala uzrokuje mehaničku deformaciju kristala, dok primjena mehaničkih tlaka na obje strane uzrokuje da se u kristalu pojavi električno polje. I obje su pojave reverzibilne. Pomoću ovog svojstva, naizmjenični naponi primjenjuju se na obje strane kristala, a vafer vibrira mehanički, kao i stvaranje izmjeničnih električnih polja. Ova vrsta vibracija i električnog polja su uglavnom mala, ali na određenoj frekvenciji, amplituda će se značajno povećati, što je piezoelektrična rezonanca, slično rezonanci LC petlje koju obično vidimo.

Kao srce digitalnog kruga, kako kristalni oscilator igra ulogu u pametnim proizvodima? Pametni dom kao što su klima uređaj, zavjese, sigurnost, nadzor i drugi proizvodi, svi su potrebni modul bežičnog prijenosa, oni kroz Bluetooth, WiFi ili Zigbee protokol, modul s jednog kraja na drugi kraj ili izravno putem kontrole mobilnog telefona, a bežični modul je temeljna komponenta, koja utječe na stabilnost cijelog sustava, tako da se na kristalu. Određuje uspjeh ili neuspjeh digitalnih krugova.

Zbog važnosti kristalnog oscilatora u digitalnom krugu, moramo biti oprezni prilikom korištenja i dizajniranja:

1. U kristalnom oscilatoru postoje kvarčni kristali, što je lako uzrokovati lom kvarcnog kristala i oštećenja kada ga izvana utječe ili padne, a zatim kristalni oscilator ne može vibrirati. Stoga bi pouzdanu instalaciju kristalnog oscilatora trebalo uzeti u obzir u dizajnu kruga, a njegov položaj ne bi trebao biti blizu ruba ploče i ljuske opreme koliko je to moguće.

2. Obratite pažnju na temperaturu zavarivanja pri zavarivanju ručno ili strojem. Kristalna vibracija je osjetljiva na temperaturu, temperatura zavarivanja ne bi trebala biti previsoka, a vrijeme grijanja treba biti što kraće.

Razumni izgled oscilatora kristala može suzbiti smetnje zračenja sustava.

1. Opis problema

Proizvod je terenska kamera, koja se sastoji od pet dijelova iznutra: kontrolna ploča jezgre, senzorska ploča, kamera, SD memorijska kartica i baterija. Školjka je plastična školjka, a mala ploča ima samo dva sučelja: DC5V vanjsko sučelje napajanja i USB sučelje za prijenos podataka. Nakon ispitivanja zračenja, ustanovljeno je da postoji oko 33MHz harmonični problem zračenja bukom.

Izvorni testni podaci su sljedeći:

2. Analizirajte problem

Ova struktura školjke s plastičnom ljuskom, ne-štrajkajući materijal, cijeli kabel za napajanje i USB kabel iz školjke, je li to točka frekvencije smetnje zrači kabelom napajanja i USB kabelom? Stoga se poduzimaju sljedeći koraci za testiranje:

(1) dodajte magnetski prsten samo na kabelu napajanja, rezultati ispitivanja: poboljšanje nije očito;

(2) dodajte samo magnetski prsten na USB kabelu, rezultati ispitivanja: poboljšanje još uvijek nije očito;

(3) Dodajte magnetski prsten i USB kabelu i kabelu napajanja, Rezultati ispitivanja: Poboljšanje je očito, ukupna frekvencija smetnji se smanjila.

Iz gore navedenog može se vidjeti da se točke frekvencije smetnji iznose iz dva sučelja, što nije problem sučelja napajanja ili USB sučelja, već točke unutarnje frekvencije smetnji povezane s dva sučelja. Zaštita samo jedno sučelje ne može riješiti problem.

Kroz mjerenje u blizini polja utvrđeno je da kristalni oscilator kristala od 32.768kHz s upravljačke ploče jezgre stvara snažno prostorno zračenje, što čini okolne kablove i GND u kombinaciji 32.768kHz harmonični šum, koji se zatim spoje i zrače kroz sučelje USB kabel i napajanje. Problemi kristalnog oscilatora uzrokovani su sljedeća dva problema:

(1) Kristalna vibracija je preblizu rubu ploče, što je lako dovesti do buke kristalnog vibracije.

(2) Postoji signalna linija ispod kristalnog oscilatora, što je lako dovesti do harmoničnog šuma kristalnog oscilatora za spajanje signala.

(3) Element filtra postavljen je ispod kristalnog oscilatora, a kondenzator filtra i otpor podudaranja nisu raspoređeni prema smjeru signala, što pogoršava učinak filtriranja filtra.

3, otopina

Prema analizi, dobivaju se sljedeće protumjere:

(1) filtrirani kapacitet i odgovarajući otpor kristala blizu CPU čipa preferirano se stavljaju daleko od ruba ploče;

(2) zapamtite da ne možete ležati tlo u područje postavljanja kristala i područje projekcije ispod;

(3) filtrirani kapacitet i odgovarajući otpor kristala raspoređeni su prema smjeru signala i postavljeni uredno i kompaktni u blizini kristala;

(4) Kristal se postavlja u blizini čipa, a linija između njih dvojice je što kraća i ravna.

4. Zaključak

Danas je frekvencija satova kristalnog oscilatora za mnoge sustave visoka, harmonična energija smetnje je jaka; Harmonike smetnji ne prenose se samo iz ulaznih i izlaznih linija, već se zrače i iz prostora. Ako izgled nije razuman, lako je uzrokovati snažan problem zračenja bukom, a teško je riješiti drugim metodama. Stoga je vrlo važno za izgled kristalnog oscilatora i CLK signala u izgledu PCB ploče.

Napomena o PCB dizajnu kristalnog oscilatora

(1) Kondenzator za spajanje trebao bi biti što bliže napajanju za napajanje u kristalnom oscilatoru. Položaj se treba postaviti u red: prema smjeru priljev napajanja, kondenzator s najmanjim kapacitetom trebao bi biti postavljen u red od najvećeg do najmanjih.

(2) Školjka kristalnog oscilatora mora biti uzemljena, koji može zračiti kristalni oscilator prema van, a također može zaštititi smetnje vanjskih signala na kristalnom oscilatoru.

(3) Ne živite ispod kristalnog oscilatora kako biste osigurali da je pod potpuno prekriven. Istodobno, nemojte biti žice unutar 300 ml od kristalnog oscilatora kako biste spriječili da kristalni oscilator ometa performanse drugih ožičenja, uređaja i slojeva.

(4) Linija signala sata treba biti što kraća, linija bi trebala biti šira, a ravnoteža treba pronaći u duljini ožičenja i dalje od izvora topline.

(5) Kristalni oscilator ne smije biti postavljen na rub PCB ploče, posebno u dizajnu ploče.