Kristalni oscilator je ključ u dizajnu digitalnog sklopa, obično u dizajnu sklopa, kristalni oscilator se koristi kao srce digitalnog sklopa, sav rad digitalnog sklopa neodvojiv je od signala sata, a samo je kristalni oscilator ključni gumb koji izravno kontrolira normalan početak cijelog sustava, može se reći da ako postoji dizajn digitalnog sklopa može se vidjeti kristalni oscilator.

I. Što je kristalni oscilator?

Kristalni oscilator općenito se odnosi na dvije vrste kvarcnog kristalnog oscilatora i kvarcnog kristalnog rezonatora, a može se također izravno nazvati kristalnim oscilatorom. Oba su napravljena korištenjem piezoelektričnog učinka kvarcnih kristala.

Kristalni oscilator radi ovako: kada se električno polje primijeni na dvije elektrode kristala, kristal će pretrpjeti mehaničku deformaciju, a naprotiv, ako se mehanički pritisak primijeni na dva kraja kristala, kristal će proizvesti električno polje. Ovaj fenomen je reverzibilan, pa korištenjem ove karakteristike kristala, dodavanjem izmjeničnih napona na oba kraja kristala, čip će proizvoditi mehaničke vibracije, a u isto vrijeme proizvoditi izmjenična električna polja. Međutim, ove vibracije i električno polje koje generira kristal općenito su male, ali sve dok su na određenoj frekvenciji, amplituda će biti značajno povećana, slično rezonanciji LC petlje koju mi ​​dizajneri sklopova često vidimo.

II. Podjela kristalnih oscilacija (aktivne i pasivne)

① Pasivni kristalni oscilator

Pasivni kristal je kristal, općenito 2-pinski nepolarni uređaj (neki pasivni kristali imaju fiksni pin bez polariteta).

Pasivni kristalni oscilator općenito se mora oslanjati na taktni krug koji tvori kondenzator opterećenja za generiranje oscilirajućeg signala (signal sinusnog vala).

② Aktivni kristalni oscilator

Aktivni kristalni oscilator je oscilator, obično s 4 pina. Aktivni kristalni oscilator ne zahtijeva unutarnji oscilator CPU-a za proizvodnju pravokutnog signala. Napajanje s aktivnim kristalom generira signal sata.

Signal aktivnog kristalnog oscilatora je stabilan, kvaliteta je bolja, a način povezivanja je relativno jednostavan, pogreška preciznosti je manja nego kod pasivnog kristalnog oscilatora, a cijena je skuplja od pasivnog kristalnog oscilatora.

III. Osnovni parametri kristalnog oscilatora

Osnovni parametri općeg kristalnog oscilatora su: radna temperatura, vrijednost preciznosti, odgovarajući kapacitet, oblik kućišta, frekvencija jezgre i tako dalje.

Frekvencija jezgre kristalnog oscilatora: Izbor opće frekvencije kristala ovisi o zahtjevima komponenti frekvencije, kao što je MCU općenito raspon, od kojih je većina od 4M do desetaka M.

Točnost kristalne vibracije: točnost kristalne vibracije općenito je ±5PPM, ±10PPM, ±20PPM, ±50PPM, itd., visokoprecizni čipovi sata općenito su unutar ±5PPM, a opća uporaba će odabrati oko ±20PPM.

Kapacitivnost prilagodbe kristalnog oscilatora: obično se podešavanjem vrijednosti kapacitivnosti prilagodbe može promijeniti frekvencija jezgre kristalnog oscilatora, a trenutno se ova metoda koristi za prilagodbu kristalnog oscilatora visoke preciznosti.

U sustavu strujnih krugova, signalna linija takta velike brzine ima najveći prioritet. Linija takta je osjetljiv signal, a što je viša frekvencija, potrebna je kraća linija kako bi se osiguralo minimalno izobličenje signala.

Sada je u mnogim krugovima frekvencija kristalnog sata sustava vrlo visoka, tako da je energija ometanja harmonika također jaka, harmonici će biti izvedeni iz ulaza i izlaza dva voda, ali i iz svemirskog zračenja, što također dovodi do ako raspored PCB-a kristalnog oscilatora nije razuman, lako će uzrokovati jak problem zalutalog zračenja, a kada se proizvede, teško ga je riješiti drugim metodama. Stoga je vrlo važno za kristalni oscilator i raspored signalne linije CLK kada je PCB ploča postavljena.