Mes dažnai lyginame kristalų osciliatorių su skaitmeninės grandinės širdimi, nes visi skaitmeninės grandinės darbai yra neatsiejami nuo laikrodžio signalo, o kristalų osciliatorius tiesiogiai kontroliuoja visą sistemą. Jei kristalų osciliatorius neveikia, visa sistema bus paralyžiuota, todėl kristalų osciliatorius yra būtina sąlyga, kad skaitmeninė grandinė galėtų pradėti veikti.

Kristalų osciliatorius, kaip mes dažnai sakome, yra kvarco kristalų osciliatorius ir kvarco kristalų rezonatorius. Jie abu yra pagaminti iš kvarco kristalų pjezoelektrinio poveikio. Taikant elektrinį lauką dviem kvarco kristalo elektrodams, sukelia mechaninę kristalo deformaciją, tuo tarpu mechaninis slėgis abiem pusėms sukelia elektrinį lauką kristale. Ir abu šie reiškiniai yra grįžtami. Naudojant šią savybę, kintamos įtampos yra taikomos abiejose kristalo pusėse, o vaflių vibravimas vibruoja mechaniškai, taip pat generuojant kintamus elektrinius laukus. Tokia vibracijos ir elektrinio lauko rūšis paprastai yra nedideli, tačiau tam tikru dažniu amplitudė žymiai padidės, tai yra pjezoelektrinė rezonansas, panašus į LC kilpos rezonansą, kurį paprastai matome.

Kaip kaip skaitmeninės grandinės širdis, kaip „Crystal Oscillator“ vaidina svarbų vaidmenį išmaniuosiuose produktuose? Išmanieji namai, tokie kaip oro kondicionierius, užuolaidos, saugumas, stebėjimas ir kiti produktai, visi reikia belaidžio perdavimo modulio, jie per „Bluetooth“, „WiFi“ ar „Zigbee“ protokolą, modulį iš vieno galo į kitą arba tiesiogiai per mobiliojo telefono valdymą, o belaidžio ryšio modulis yra pagrindinis komponentas, turintis įtakos visos sistemos stabilumui, todėl rinkitės sistemą, kad galėtumėte naudoti „Crystal Oscillator“. Nustato skaitmeninių grandinių sėkmę ar nesėkmę.

Dėl krištolo osciliatoriaus svarbos skaitmeninėje grandinėje, mes turime būti atsargūs, kai naudojame ir projektuojame:

1. Kristalų osciliatoriuje yra kvarco kristalų, kuriuos lengva sukelti kvarco kristalų lūžimą ir pažeidimus, kai jį paveikia ar numeta iš išorės, o tada kristalų osciliatorius negali būti vibravęs. Todėl projektuojant grandinę, reikia atsižvelgti į patikimą kristalų generatoriaus montavimą, o jo padėtis neturėtų būti arti plokštelės krašto ir įrangos apvalkalo.

2. Atkreipkite dėmesį į suvirinimo temperatūrą, kai suvirindami rankomis ar mašina. Kristalų vibracija yra jautri temperatūrai, suvirinimo temperatūra neturėtų būti per aukšta, o kaitinimo laikas turėtų būti kiek įmanoma trumpesnis.

Protingas kristalų osciliatoriaus išdėstymas gali slopinti sistemos radiacijos trukdžius.

1. Problemos aprašymas

Produktas yra lauko kamera, kurią sudaro penkios dalys viduje: „Core Control“ plokštė, jutiklio plokštė, kamera, SD atminties kortelė ir baterija. Korpusas yra plastikinis apvalkalas, o mažoje plokštėje yra tik dvi sąsajos: DC5V išorinė galios sąsaja ir USB sąsaja duomenų perdavimui. Po radiacijos testo nustatyta, kad yra apie 33MHz harmoninio triukšmo radiacijos problema.

Originalūs bandymo duomenys yra šie:

2. Išanalizuokite problemą

Šis produkto apvalkalo struktūros plastikinis apvalkalas, ne ekranizuojanti medžiaga, visas bandymas tik maitinimo laidas ir USB kabelis iš apvalkalo, ar trukdžių dažnio taškas spinduliuoja maitinimo laidu ir USB kabeliu? Todėl atlikti šie veiksmai yra atlikti:

(1) pridėkite magnetinį žiedą tik ant maitinimo laido, bandymo rezultatai: patobulinimas nėra akivaizdus;

(2) ant USB kabelio pridėkite tik magnetinį žiedą, bandymo rezultatai: patobulinimas vis dar nėra akivaizdus;

(3) Įdėkite magnetinį žiedą tiek prie USB kabelio, tiek į maitinimo laidą, bandymo rezultatai: patobulinimas akivaizdus, ​​bendras trikdžių dažnis sumažėjo.

Iš to, kas išdėstyta aukščiau, galima pastebėti, kad trikdžių dažnio taškai yra išvesti iš dviejų sąsajų, o tai nėra galios ar USB sąsajos problema, o vidiniai trukdžių dažnio dažnio taškai, sujungti su dviem sąsajomis. Tik viena sąsaja negali išspręsti problemos.

Matavus beveik lauką, nustatyta, kad 32,768 kHz kristalų osciliatorius iš šerdies valdymo plokštės sukuria stiprią erdvinę spinduliuotę, todėl aplinkiniai kabeliai ir GND sukelia 32,768 kHz harmoninį triukšmą, kuris vėliau sujungtas ir spinduliuojamas per sąsajos USB laidą ir galios laidą. Krištolo osciliatoriaus problemas sukelia šios dvi problemos:

(1) Kristalų vibracija yra per arti plokštelės krašto, dėl kurio lengva sukelti kristalų vibracijos spinduliuotės triukšmą.

(2) Po kristalų osciliatoriumi yra signalo linija, kurią lengva sukelti signalo linijos sukabinimo kristalų generatoriaus harmoninį triukšmą.

(3) Filtro elementas dedamas po kristalų osciliatoriumi, o filtro kondensatorius ir atitikimo pasipriešinimas nėra išdėstyti pagal signalo kryptį, todėl filtravimo efektas yra blogesnis.

3, sprendimas

Remiantis analize, gaunamos šios atsakomybės priemonės:

(1) filtro talpa ir atitikimas kristalo, esančio arti CPU lusto, pasipriešinimas, yra pirmiausia išdėstyti nuo lentos krašto;

(2) Atminkite, kad nenusileidote žemėje esančioje žemėje ir žemiau esančioje projekcijos srityje;

(3) filtro talpa ir suderinamas kristalo atsparumas yra išdėstytas pagal signalo kryptį ir tvarkingai ir kompaktiški esantys šalia kristalo;

(4) Kristalas dedamas prie lusto, o linija tarp jų yra kuo trumpesnė ir tiesi.

4. Išvada

Šiais laikais daugelis sistemų kristalų osciliatoriaus laikrodžio dažnis yra didelis, trikdžių harmoninė energija yra stipri; Trikdžių harmonikai ne tik perduodamos iš įvesties ir išvesties linijų, bet ir spinduliuojamos iš kosmoso. Jei išdėstymas nėra pagrįstas, lengva sukelti stiprią triukšmo radiacijos problemą, todėl sunku išspręsti kitais metodais. Todėl labai svarbu išdėstyti kristalų osciliatorių ir CLK signalo liniją PCB plokštės išdėstyme.

Pastaba apie kristalų generatoriaus PCB dizainą

(1) Sukabinimo kondensatorius turėtų būti kuo arčiau kristalų generatoriaus maitinimo kaiščio. Padėtis turėtų būti išdėstyta tvarka: Pagal maitinimo šaltinio srauto kryptį mažiausias talpos kondensatorius turėtų būti dedamas nuo didžiausio iki mažiausio.

(2) Turi būti įžemintas kristalų osciliatoriaus apvalkalas, kuris gali spinduliuoti kristalų osciliatorių į išorę, taip pat gali apsaugoti išorinių signalų trukdžius ant kristalų osciliatoriaus.

(3) Nedialkite vielos po kristalų osciliatoriumi, kad įsitikintumėte, jog grindys yra visiškai uždengtos. Tuo pačiu metu neuždėkite 300 mln. Kristalų osciliatoriaus, kad kristalų osciliatorius netrukdytų atlikti kitų laidų, prietaisų ir sluoksnių veikimą.

(4) Laikrodžio signalo linija turėtų būti kiek įmanoma trumpesnė, linija turėtų būti platesnė, o balansas turėtų būti randamas laido ilgio ir toliau nuo šilumos šaltinio.

(5) Kristalų osciliatorius neturėtų būti dedamas ant PCB plokštės krašto, ypač projektuojant lentos kortelę.