Kristalinis generatorius yra skaitmeninės grandinės projektavimo raktas, paprastai grandinės projekte, kristalinis generatorius naudojamas kaip skaitmeninės grandinės šerdis, visas skaitmeninės grandinės darbas yra neatsiejamas nuo laikrodžio signalo, o tik kristalų generatorius yra rakto mygtukas kuris tiesiogiai kontroliuoja normalų visos sistemos paleidimą, galima sakyti, kad jei yra skaitmeninės grandinės dizainas, galite pamatyti kristalų generatorių.
I. Kas yra kristalinis osciliatorius?
Kristalinis generatorius paprastai reiškia dviejų rūšių kvarco kristalų generatorių ir kvarco kristalų rezonatorių, taip pat gali būti tiesiogiai vadinamas kristalų osciliatoriumi. Abu yra pagaminti naudojant pjezoelektrinį kvarco kristalų efektą.
Kristalo osciliatorius veikia taip: kai ant dviejų kristalo elektrodų veikiamas elektrinis laukas, kristalas patirs mechaninę deformaciją, o priešingai, jei abiem kristalo galams bus taikomas mechaninis slėgis, kristalas sukurs elektrinis laukas. Šis reiškinys yra grįžtamasis, todėl naudojant šią kristalo charakteristiką, pridedant kintamą įtampą prie abiejų kristalo galų, lustas sukels mechaninę vibraciją ir tuo pačiu sukurs kintamus elektrinius laukus. Tačiau ši kristalo sukuriama vibracija ir elektrinis laukas paprastai yra nedideli, tačiau tol, kol jis bus tam tikru dažniu, amplitudė bus žymiai padidinta, panašiai kaip LC kilpos rezonansas, kurį dažnai matome grandinių projektuotojai.
II. Kristalų virpesių klasifikavimas (aktyvus ir pasyvus)
① Pasyvus kristalinis osciliatorius
Pasyvus kristalas yra kristalas, paprastai 2 kontaktų nepolinis įrenginys (kai kurie pasyvieji kristalai turi fiksuotą kaištį be poliškumo).
Pasyvus kristalinis generatorius paprastai turi pasikliauti laikrodžio grandine, kurią sudaro apkrovos kondensatorius, kad generuotų virpesių signalą (sinusinės bangos signalą).
② Aktyvus kristalų osciliatorius
Aktyvus kristalinis generatorius yra osciliatorius, paprastai turintis 4 kontaktus. Aktyviam kristalų generatoriui nereikia procesoriaus vidinio generatoriaus, kad būtų sukurtas kvadratinės bangos signalas. Aktyvus kristalų maitinimo šaltinis generuoja laikrodžio signalą.
Aktyvaus kristalinio generatoriaus signalas yra stabilus, kokybė geresnė, o ryšio režimas palyginti paprastas, tikslumo paklaida mažesnė nei pasyviojo kristalinio generatoriaus, o kaina brangesnė nei pasyviojo kristalinio generatoriaus.
III. Pagrindiniai kristalinio osciliatoriaus parametrai
Pagrindiniai bendrojo kristalinio osciliatoriaus parametrai yra: darbinė temperatūra, tikslumo vertė, suderinimo talpa, pakuotės forma, šerdies dažnis ir pan.
Pagrindinis kristalų generatoriaus dažnis: bendrojo kristalo dažnio pasirinkimas priklauso nuo dažnio komponentų reikalavimų, kaip ir MCU paprastai yra diapazonas, kurio dauguma yra nuo 4M iki dešimčių M.
Kristalų vibracijos tikslumas: kristalų vibracijos tikslumas paprastai yra ± 5 PPM, ± 10 PPM, ± 20 PPM, ± 50 PPM ir tt, didelio tikslumo laikrodžio lustai paprastai yra ± 5 PPM, o bendras naudojimas bus apie ± 20 PPM.
Kristalinio osciliatoriaus suderinimo talpa: paprastai koreguojant atitikimo talpos vertę galima pakeisti kristalinio generatoriaus šerdies dažnį, o šiuo metu šis metodas naudojamas didelio tikslumo kristalų generatoriui reguliuoti.
Grandinės sistemoje didžiausią prioritetą turi didelės spartos laikrodžio signalo linija. Laikrodžio linija yra jautrus signalas, ir kuo didesnis dažnis, tuo trumpesnė linija reikalinga, kad signalo iškraipymas būtų minimalus.
Dabar daugelyje grandinių sistemos kristalų laikrodžio dažnis yra labai aukštas, todėl harmonikų trukdžių energija taip pat yra stipri, harmonikos bus gaunamos iš dviejų linijų įvesties ir išvesties, taip pat iš erdvės spinduliuotės, kuri taip pat sukelia Jei kristalinio generatoriaus PCB išdėstymas nėra pagrįstas, jis lengvai sukels stiprią klaidinančios spinduliuotės problemą, o pagamintą ją sunku išspręsti kitais metodais. Todėl labai svarbu kristalų generatoriaus ir CLK signalo linijos išdėstymui, kai yra išdėstyta PCB plokštė.