A kristályoszcillátort gyakran a digitális áramkör szívéhez hasonlítjuk, mivel a digitális áramkör összes munkája elválaszthatatlan az órajeltől, és a kristályoszcillátor közvetlenül vezérli az egész rendszert. Ha a kristályoszcillátor nem működik, az egész rendszer megbénul, így a kristályoszcillátor az előfeltétele a digitális áramkör működésének.

A kristályoszcillátor, ahogy gyakran mondjuk, egy kvarckristály oszcillátor és egy kvarckristály rezonátor. Mindkettő a kvarckristályok piezoelektromos hatásából készült. A kvarckristály két elektródájára elektromos mező alkalmazása a kristály mechanikai deformációját okozza, míg a mechanikai nyomás mindkét oldalára elektromos mezőt hoz létre a kristályban. És mindkét jelenség visszafordítható. Ezt a tulajdonságot kihasználva váltakozó feszültséget kapcsolnak a kristály mindkét oldalára, és az ostya mechanikusan rezeg, valamint váltakozó elektromos mezőket generál. Ez a fajta rezgés és elektromos tér általában kicsi, de egy bizonyos frekvenciánál az amplitúdó jelentősen megnő, ami piezoelektromos rezonancia, hasonlóan az LC hurok rezonanciájához, amelyet általában látunk.

A digitális áramkör szíveként hogyan játszik szerepet a kristályoszcillátor az intelligens termékekben? Az intelligens otthonokhoz, mint például a légkondicionáló, a függönyök, a biztonsági, a felügyeleti és egyéb termékek mindegyikéhez vezeték nélküli átviteli modulra van szükség, Bluetooth-on, WIFI-n vagy ZIGBEE protokollon keresztül, a modul egyik végétől a másik végéig, vagy közvetlenül a mobiltelefon-vezérlőn keresztül, és a vezeték nélküli modul a központi elem, amely az egész rendszer stabilitását befolyásolja, ezért válassza ki a rendszert a kristályoszcillátor használatához. Meghatározza a digitális áramkörök sikerességét vagy kudarcát.

A kristályoszcillátor fontossága miatt a digitális áramkörben óvatosnak kell lennünk a használat és a tervezés során:

1. A kristályoszcillátorban kvarckristályok vannak, amelyek könnyen kvarckristálytörést és károsodást okoznak, ha kívülről ütközik vagy leejti, és ekkor a kristályoszcillátor nem rezeghet. Ezért az áramkör tervezésénél figyelembe kell venni a kristályoszcillátor megbízható beépítését, és a helyzete lehetőleg ne legyen közel a lemez széléhez és a berendezés héjához.

2. Kézi vagy gépi hegesztéskor ügyeljen a hegesztési hőmérsékletre. A kristályrezgés érzékeny a hőmérsékletre, a hegesztési hőmérséklet nem lehet túl magas, a melegítési idő pedig a lehető legrövidebb legyen.

Az ésszerű kristályoszcillátor-elrendezés elnyomja a rendszer sugárzási interferenciáját.

1. Probléma leírása

A termék egy terepi kamera, amely belül öt részből áll: központi vezérlőpanel, szenzorkártya, kamera, SD memóriakártya és akkumulátor. A héj műanyag héj, és a kis kártyán csak két interfész van: DC5V külső tápcsatlakozó és USB interfész az adatátvitelhez. A sugárzási teszt után kiderült, hogy körülbelül 33 MHz-es harmonikus zaj sugárzási probléma van.

Az eredeti tesztadatok a következők:

2. Elemezze a problémát

Ez a termék héj szerkezete műanyag héj, nem árnyékoló anyag, az egész teszt csak a tápkábelt és az USB-kábelt a héjból, az interferencia-frekvencia pontot a tápkábel és az USB-kábel sugározza? Ezért a teszteléshez a következő lépéseket kell végrehajtani:

(1) Csak a tápkábelre helyezzen mágnesgyűrűt, vizsgálati eredmények: a javulás nem nyilvánvaló;

(2) Csak mágnesgyűrűt adjon hozzá az USB-kábelhez, teszteredmények: a javulás még mindig nem nyilvánvaló;

(3) Adjon mágnesgyűrűt mind az USB-kábelhez, mind a tápkábelhez, teszteredmények: a javulás nyilvánvaló, az interferencia általános gyakorisága csökkent.

A fentiekből látható, hogy a két interfészről az interferencia-frekvencia pontok kerülnek ki, ami nem a tápegység vagy az USB interfész problémája, hanem a két interfészhez csatolt belső interferencia-frekvencia pontok. Csak egy interfész árnyékolása nem oldja meg a problémát.

A közeli tér mérése során kiderült, hogy egy 32,768 KHz-es kristályoszcillátor a mag vezérlőkártyájáról erős térbeli sugárzást generál, ami a környező kábelek és a GND csatolású 32,768 KHz-es harmonikus zajt eredményez, amelyet azután csatolnak és kisugároznak az interfész USB-kábelen és tápkábel. A kristályoszcillátor problémáit a következő két probléma okozza:

(1) A kristály rezgése túl közel van a lemez széléhez, ami könnyen a kristály vibrációs sugárzási zajhoz vezethet.

(2) A kristályoszcillátor alatt van egy jelvezeték, amely könnyen elvezethető a jelvezeték-csatoló kristályoszcillátor harmonikus zajához.

(3) A szűrőelem a kristályoszcillátor alá van helyezve, és a szűrőkondenzátor és az illeszkedő ellenállás nem a jel irányának megfelelően van elrendezve, ami rontja a szűrőelem szűrőhatását.

3, a megoldás

Az elemzés szerint a következő ellenintézkedések születtek:

(1) A CPU chiphez közeli kristály szűrőkapacitása és illeszkedő ellenállása előnyösen a tábla szélétől távol helyezkedik el;

(2) Ne feledje, hogy a kristály elhelyezési területen és az alatta lévő vetítési területen ne tegyen talajt;

(3) A kristály szűrőkapacitása és megfelelő ellenállása a jel irányának megfelelően van elrendezve, és szépen és kompaktan a kristály közelében van elhelyezve;

(4) A kristályt a chip közelében helyezzük el, és a kettő közötti vonal a lehető legrövidebb és egyenes legyen.

4. Következtetés

Manapság sok rendszer kristályoszcillátor órajel-frekvenciája magas, az interferencia harmonikus energia erős; Az interferencia-harmonikusok nem csak a bemeneti és kimeneti vonalakról sugároznak, hanem a térből is sugároznak. Ha az elrendezés nem ésszerű, könnyen okozhat erős zajsugárzási problémát, más módszerekkel pedig nehéz megoldani. Ezért nagyon fontos a kristályoszcillátor és a CLK jelvonal elrendezése a PCB kártya elrendezésében.

Megjegyzés a kristályoszcillátor PCB-tervezéséhez

(1) A csatolókondenzátornak a lehető legközelebb kell lennie a kristályoszcillátor tápegység érintkezőjéhez. A pozíciót sorrendben kell elhelyezni: a tápellátás beáramlási irányának megfelelően a legkisebb kapacitású kondenzátort kell sorrendbe tenni a legnagyobbtól a legkisebbig.

(2) A kristályoszcillátor héját földelni kell, ami a kristályoszcillátort kifelé sugározhatja, és a külső jelek interferenciáját is védheti a kristályoszcillátoron.

(3) Ne kössön vezetéket a kristályoszcillátor alá, hogy a padlót teljesen lefedje. Ugyanakkor ne kösse be a vezetéket a kristályoszcillátor 300 miles körzetén belül, nehogy a kristályoszcillátor megzavarja más vezetékek, eszközök és rétegek teljesítményét.

(4) Az órajel vonalának a lehető legrövidebbnek, szélesebbnek kell lennie, és az egyensúlyt a vezetékek hosszában és a hőforrástól távol kell megtalálni.

(5) A kristályoszcillátort nem szabad a nyomtatott áramköri lap szélére helyezni, különösen a kártyakártya kialakításánál.