Kristalinį generatorių dažnai lyginame su skaitmeninės grandinės širdimi, nes visas skaitmeninės grandinės darbas neatsiejamas nuo laikrodžio signalo, o kristalinis generatorius tiesiogiai valdo visą sistemą. Jei kristalinis osciliatorius neveikia, visa sistema bus paralyžiuota, todėl kristalų generatorius yra būtina sąlyga, kad skaitmeninė grandinė pradėtų veikti.

Kristalinis osciliatorius, kaip dažnai sakome, yra kvarco kristalų osciliatorius ir kvarco kristalų rezonatorius. Jie abu pagaminti iš kvarco kristalų pjezoelektrinio efekto. Elektrinio lauko taikymas dviem kvarco kristalo elektrodams sukelia mechaninę kristalo deformaciją, o mechaninis slėgis abiejose pusėse sukelia elektrinį lauką kristale. Ir abu šie reiškiniai yra grįžtami. Naudojant šią savybę, abiejose kristalo pusėse yra tiekiama kintamoji įtampa ir plokštelė mechaniškai vibruoja, taip pat generuoja kintamus elektrinius laukus. Tokio tipo vibracija ir elektrinis laukas paprastai yra maži, tačiau esant tam tikram dažniui, amplitudė bus žymiai padidinta, o tai yra pjezoelektrinis rezonansas, panašus į LC kilpos rezonansą, kurį dažniausiai matome.

Kaip kristalų osciliatorius, kaip skaitmeninės grandinės šerdis, atlieka išmaniųjų gaminių vaidmenį? Išmaniesiems namams, tokiems kaip oro kondicionierius, užuolaidos, apsauga, stebėjimas ir kiti produktai, reikia belaidžio perdavimo modulio, naudojant „Bluetooth“, WIFI arba ZIGBEE protokolą, modulį nuo vieno galo iki kito galo arba tiesiogiai per mobiliojo telefono valdiklį ir belaidis modulis yra pagrindinis komponentas, turintis įtakos visos sistemos stabilumui, todėl pasirinkite sistemą, kurioje naudosite kristalinį generatorių. Nustato skaitmeninių grandinių sėkmę ar nesėkmę.

Dėl kristalų generatoriaus svarbos skaitmeninėje grandinėje, turime būti atsargūs naudodami ir projektuodami:

1. Kristaliniame osciliatoriuje yra kvarco kristalų, dėl kurių kvarco kristalas lengvai lūžta ir sugadinamas, kai jį veikia arba numetė išorė, o tada kristalų generatorius negali būti vibruojamas. Todėl projektuojant grandinę reikia atsižvelgti į patikimą kristalinio osciliatoriaus įrengimą, o jo padėtis neturėtų būti kuo arčiau plokštės krašto ir įrangos korpuso.

2. Suvirindami rankomis arba mašina atkreipkite dėmesį į suvirinimo temperatūrą. Kristalų vibracija yra jautri temperatūrai, suvirinimo temperatūra neturi būti per aukšta, o kaitinimo laikas turi būti kuo trumpesnis.

Protingas kristalų generatoriaus išdėstymas gali slopinti sistemos spinduliuotės trukdžius.

1. Problemos aprašymas

Gaminys yra lauko kamera, kurios viduje yra penkios dalys: pagrindinė valdymo plokštė, jutiklių plokštė, kamera, SD atminties kortelė ir baterija. Korpusas yra plastikinis, o mažoje plokštėje yra tik dvi sąsajos: DC5V išorinė maitinimo sąsaja ir USB sąsaja duomenų perdavimui. Atlikus spinduliuotės testą, nustatyta, kad yra apie 33MHz harmoninio triukšmo spinduliavimo problema.

Pradiniai bandymo duomenys yra tokie:

2. Išanalizuokite problemą

Šis gaminio korpuso struktūra plastikinis apvalkalas, neekranuojanti medžiaga, visas bandymas atliekamas tik maitinimo laidu ir USB kabeliu iš korpuso, ar trukdžių dažnio tašką spinduliuoja maitinimo laidas ir USB kabelis? Todėl atliekant bandymą atliekami šie veiksmai:

(1) Pridėkite magnetinį žiedą tik prie maitinimo laido, bandymo rezultatai: pagerėjimas nėra akivaizdus;

(2) Tik pridėkite magnetinį žiedą prie USB kabelio, bandymo rezultatai: pagerėjimas vis dar nėra akivaizdus;

(3) Pridėkite magnetinį žiedą prie USB kabelio ir maitinimo laido, bandymo rezultatai: pagerėjimas akivaizdus, ​​bendras trukdžių dažnis sumažėjo.

Iš to, kas išdėstyta pirmiau, matyti, kad trukdžių dažnio taškai iškeliami iš dviejų sąsajų, o tai nėra maitinimo sąsajos ar USB sąsajos problema, o vidinių trukdžių dažnio taškai, sujungti su dviem sąsajomis. Tik vienos sąsajos ekranavimas negali išspręsti problemos.

Atlikus artimojo lauko matavimus nustatyta, kad 32,768 KHz kristalinis generatorius iš pagrindinės valdymo plokštės generuoja stiprią erdvinę spinduliuotę, dėl kurios aplinkiniai kabeliai ir GND sujungti 32,768 KHz harmoninis triukšmas, kuris vėliau sujungiamas ir spinduliuojamas per sąsajos USB kabelį ir maitinimo laidas. Kristalinio osciliatoriaus problemas sukelia šios dvi problemos:

(1) Kristalų vibracija yra per arti plokštės krašto, todėl nesunku sukelti kristalų vibracijos spinduliuotės triukšmą.

(2) Po kristalo osciliatoriumi yra signalo linija, kurią lengva nukreipti į signalo linijos sujungimo kristalų generatoriaus harmoninį triukšmą.

(3) Filtro elementas dedamas po kristaliniu generatoriumi, o filtro kondensatorius ir atitinkama varža nėra išdėstyti pagal signalo kryptį, todėl pablogėja filtro elemento filtravimo efektas.

3, sprendimas

Remiantis analize, gaunamos šios atsakomosios priemonės:

(1) Filtro talpa ir atitinkanti kristalo, esančio arti procesoriaus lusto, varža yra geriau išdėstyta toliau nuo plokštės krašto;

(2) Nepamirškite, kad kristalų išdėstymo srityje ir žemiau esančioje projekcijos srityje nereikėtų pakloti žemės;

(3) Kristalo filtro talpa ir atitinkama varža yra išdėstyti pagal signalo kryptį ir tvarkingai ir kompaktiškai išdėstyti šalia kristalo;

(4) Kristalas yra šalia lusto, o linija tarp jų yra kiek įmanoma trumpesnė ir tiesesnė.

4. Išvada

Šiais laikais daugelio sistemų kristalų osciliatorių laikrodžio dažnis yra aukštas, trukdžių harmoninė energija stipri; Trikdžių harmonikos ne tik perduodamos iš įvesties ir išvesties linijų, bet ir spinduliuojamos iš erdvės. Jei išdėstymas nėra pagrįstas, nesunku sukelti stiprią triukšmo spinduliavimo problemą, o ją sunku išspręsti kitais būdais. Todėl tai labai svarbu kristalų generatoriaus ir CLK signalo linijos išdėstymui PCB plokštės išdėstyme.

Pastaba dėl kristalų generatoriaus PCB konstrukcijos

(1) Sukabinimo kondensatorius turi būti kuo arčiau kristalinio generatoriaus maitinimo kaiščio. Padėtis turi būti išdėstyta eilės tvarka: pagal maitinimo įtekėjimo kryptį mažiausios talpos kondensatorius turi būti išdėstytas eilės tvarka nuo didžiausio iki mažiausio.

(2) Kristalinio osciliatoriaus apvalkalas turi būti įžemintas, kuris gali spinduliuoti kristalinį generatorių į išorę ir taip pat gali apsaugoti nuo išorinių signalų trukdžių kristaliniam generatoriui.

(3) Nejunkite laidų po kristaliniu osciliatoriumi, kad užtikrintumėte, jog grindys yra visiškai uždengtos. Tuo pačiu metu nejunkite laidų 300 milimetrų atstumu nuo kristalinio generatoriaus, kad kristalinis generatorius netrukdytų kitų laidų, įrenginių ir sluoksnių veikimui.

(4) Laikrodžio signalo linija turi būti kuo trumpesnė, linija turi būti platesnė, o balansas turi būti rastas laidų ilgio ir toliau nuo šilumos šaltinio.

(5) Kristalinis osciliatorius neturėtų būti dedamas ant PCB plokštės krašto, ypač planuojant plokštės plokštę.