מתנד קריסטל הוא המפתח בעיצוב המעגלים הדיגיטליים, בדרך כלל בעיצוב מעגלים, מתנד גביש משמש כלב המעגל הדיגיטלי, כל עבודת המעגל הדיגיטלי אינה ניתנת להפרדה מהאות השעון, ופשוט מתנד הגביש הוא כפתור המפתח שולט ישירות על התחלה הרגילה של המערכת כולה, ניתן לומר שאם ישנו עיצוב מעגלי דיגיטלי יכול לראות את האוסילטור.

I. מהו מתנד קריסטל?

מתנד קריסטל מתייחס בדרך כלל לשני סוגים של מתנד קריסטל קוורץ וקוורץ מהודר קוורץ, וניתן גם להיקרא ישירות מתנד קריסטל. שניהם מיוצרים באמצעות האפקט הפיזואלקטרי של גבישי קוורץ.

מתנד הקריסטל עובד כך: כאשר מיושם שדה חשמלי על שתי האלקטרודות של הגביש, הגביש יעבור עיוות מכני, ובהפוך, אם יופעל לחץ מכני על שני קצוות הגביש, הגביש יפיק שדה חשמלי. תופעה זו היא הפיכה, ולכן שימוש במאפיין זה של הגביש, ומוסיף מתחים לסירוגין לשני קצוות הגביש, השבב יפיק רטט מכני, ובמקביל ייצר שדות חשמליים לסירוגין. עם זאת, הרטט והשדה החשמלי הזה שנוצר על ידי הקריסטל הוא בדרך כלל קטן, אך כל עוד הוא בתדר מסוים, המשרעת תוגדל באופן משמעותי, בדומה לתהודה לולאת LC שאנו מעצבים לעתים קרובות.

II. סיווג תנודות קריסטל (פעיל ופסיבי)

① מתנד קריסטל פסיבי

גביש פסיבי הוא קריסטל, בדרך כלל מכשיר שאינו קוטבי בן 2 פינים (חלק מהגביש הפסיבי יש סיכה קבועה ללא קוטביות).

מתנד קריסטל פסיבי בדרך כלל צריך להסתמך על מעגל השעון שנוצר על ידי קבל העומס כדי לייצר את האות המתנדנד (אות גל סינוס).

② מתנד קריסטל פעיל

מתנד קריסטל פעיל הוא מתנד, בדרך כלל עם 4 סיכות. מתנד קריסטל פעיל אינו מחייב את המתנד הפנימי של ה- CPU לייצר אות גל מרובע. אספקת חשמל פעילה של קריסטל מייצרת אות שעון.

האות של מתנד קריסטל פעיל יציב, האיכות טובה יותר ומצב החיבור פשוט יחסית, שגיאת הדיוק קטנה יותר מזו של מתנד גביש פסיבי, והמחיר יקר יותר ממתנד קריסטל פסיבי.

III. פרמטרים בסיסיים של מתנד קריסטל

הפרמטרים הבסיסיים של מתנד הקריסטל הכללי הם: טמפרטורת הפעלה, ערך דיוק, קיבול תואם, צורת חבילה, תדר ליבה וכן הלאה.

תדירות הליבה של מתנד הגביש: הבחירה בתדר הגביש הכללי תלויה בדרישות של רכיבי התדר, כמו MCU היא בדרך כלל טווח, שרובם הם בין 4M ועשרות M.

דיוק רטט קריסטל: הדיוק של רטט הגביש הוא בדרך כלל ± 5ppm, ± 10ppm, ± 20ppm, ± 50ppm וכו ', שבבי שעון דיוק גבוה הם בדרך כלל בתוך ± 5ppm, והשימוש הכללי יבחר בערך ± 20ppm.

הקיבול התואם של מתנד הגביש: בדרך כלל על ידי התאמת ערך הקיבול התואם, ניתן לשנות את תדר הליבה של מתנד הגביש, וכרגע, שיטה זו משמשת להתאמת מתנד הגביש הגבוה.

במערכת המעגלים, לקו האות שעון במהירות גבוהה יש את העדיפות הגבוהה ביותר. קו השעון הוא אות רגיש, וככל שהתדר גבוה יותר, הקו נדרש כדי להבטיח כי עיוות האות יהיה מינימלי.

כעת, במעגלים רבים, תדירות שעון הקריסטל של המערכת גבוהה מאוד, כך שהאנרגיה של הפרעה להרמוניות היא גם חזקה, הרמוניות יגזרו מהקלט ופלט שני קווים, אך גם מקרינת החלל, מה שמוביל גם אם פריסת ה- PCB של מתנדת הגביש היא לא סבירה, היא תגרום בקלות לבעיית קריאה חזקה, ומקשה לתפוס אותה. לכן, חשוב מאוד עבור מתנד הקריסטל ולפריסת קו האות CLK כאשר מונח לוח ה- PCB.