水晶発振器はデジタル回路設計の鍵であり、通常回路設計では、水晶発振器はデジタル回路の心臓部として使用され、デジタル回路のすべての作業はクロック信号から分離できず、水晶発振器だけがキーボタンですシステム全体の正常な起動を直接制御する水晶発振器はデジタル回路設計があればこそ見えると言えます。

I. 水晶発振器とは何ですか?

水晶発振器とは、一般的に水晶振動子と水晶振動子の2種類を指しますが、直接水晶発振器と呼ぶこともあります。どちらも水晶の圧電効果を利用して作られています。

水晶発振器は次のように動作します。水晶の 2 つの電極に電界が印加されると、水晶は機械的変形を受けます。逆に、水晶の両端に機械的圧力が加えられると、水晶は振動を起こします。電界。この現象は可逆的であるため、水晶のこの特性を利用して、水晶の両端に交流電圧を加えると、チップは機械的振動を発生させ、同時に交流電界を発生させます。しかし、水晶によって発生するこの振動と電場は一般に小さいですが、特定の周波数にある限り、振幅は大幅に増加し、私たち回路設計者がよく目にするLCループ共振と同様です。

II.水晶発振の分類（アクティブとパッシブ）

①パッシブ水晶発振器

パッシブクリスタルはクリスタルであり、通常は 2 ピンの無極性デバイスです (一部のパッシブクリスタルには極性のない固定ピンがあります)。

パッシブ水晶発振器は通常、負荷コンデンサによって形成されるクロック回路に依存して発振信号（正弦波信号）を生成する必要があります。

②アクティブ水晶発振器

アクティブ水晶発振器は、通常 4 つのピンを持つ発振器です。アクティブ水晶発振器は、方形波信号を生成するために CPU の内部発振器を必要としません。アクティブなクリスタル電源がクロック信号を生成します。

アクティブ水晶発振器の信号は安定しており、品質は良く、接続モードは比較的簡単で、精度誤差はパッシブ水晶発振器より小さく、価格はパッシブ水晶発振器より高価です。

Ⅲ．水晶発振器の基本パラメータ

一般的な水晶発振器の基本パラメータは、動作温度、精度値、整合容量、パッケージ形状、コア周波数などです。

水晶発振器のコア周波数: 一般的な水晶周波数の選択は、MCU が一般的に 4M から数十 M の範囲であるのと同様に、周波数コンポーネントの要件によって異なります。

水晶振動精度：水晶振動の精度は一般的に±5PPM、±10PPM、±20PPM、±50PPMなどで、高精度クロックチップは一般に±5PPM以内で、一般的な使用は約±20PPMを選択します。

水晶発振器の整合容量：通常、整合容量の値を調整することにより、水晶発振器のコア周波数を変更することができ、現在、この方法は高精度水晶発振器の調整に使用されています。

回路系では高速クロック信号線が最優先となります。クロック ラインは敏感な信号であり、周波数が高いほど、信号の歪みを最小限に抑えるために必要なラインは短くなります。

現在、多くの回路では、システムの水晶クロック周波数が非常に高いため、高調波による干渉のエネルギーも強力です。高調波は入力と出力の 2 つのラインからだけでなく、空間放射からも発生します。これは、次のような問題にもつながります。水晶発振器の PCB レイアウトが適切でない場合、強い迷走放射の問題が発生しやすく、一度発生すると他の方法で解決するのは困難です。したがって、PCB 基板をレイアウトする際、水晶発振器と CLK 信号ラインのレイアウトは非常に重要です。