Mēs bieži salīdzinām kristāla oscilatoru ar digitālās ķēdes sirdi, jo viss digitālās ķēdes darbs nav atdalāms no pulksteņa signāla, un kristāla oscilators tieši kontrolē visu sistēmu. Ja kristāla oscilators nedarbojas, visa sistēma tiks paralizēta, tāpēc kristāla oscilators ir priekšnoteikums, lai digitālā ķēde sāktu darboties.

Kristāla oscilators, kā mēs bieži sakām, ir kvarca kristāla oscilators un kvarca kristāla rezonators. Tie abi ir izgatavoti no kvarca kristālu pjezoelektriskā efekta. Elektriskā lauka pielietošana diviem kvarca kristāla elektrodiem izraisa kristāla mehānisku deformāciju, savukārt mehāniskā spiediena pielikšana uz abām pusēm izraisa elektrisko lauku kristālā. Un abas šīs parādības ir atgriezeniskas. Izmantojot šo īpašību, uz abām kristāla pusēm tiek pievadīts mainīgs spriegums un vafele mehāniski vibrē, kā arī rada mainīgus elektriskos laukus. Šāda veida vibrācija un elektriskais lauks parasti ir mazs, taču noteiktā frekvencē amplitūda tiks ievērojami palielināta, kas ir pjezoelektriskā rezonanse, līdzīga LC cilpas rezonansei, ko mēs parasti redzam.

Kā kristāla oscilators, kas ir digitālās ķēdes sirds, spēlē viedo produktu lomu? Viedām mājām, piemēram, gaisa kondicionēšanas, aizkaru, drošības, uzraudzības un citiem produktiem, visiem ir nepieciešams bezvadu pārraides modulis, izmantojot Bluetooth, WIFI vai ZIGBEE protokolu, moduli no viena gala līdz otram galam vai tieši caur mobilā tālruņa vadību un bezvadu modulis ir galvenā sastāvdaļa, kas ietekmē visas sistēmas stabilitāti, tāpēc izvēlieties sistēmu, kurā izmantot kristāla oscilatoru. Nosaka digitālo shēmu panākumus vai neveiksmes.

Tā kā kristāla oscilators ir svarīgs digitālajā shēmā, mums jābūt uzmanīgiem, izmantojot un projektējot:

1. Kristāla oscilatorā ir kvarca kristāli, kas ir viegli izraisīt kvarca kristāla lūzumu un bojājumus, kad to ietekmē vai nokrīt no ārpuses, un pēc tam kristāla oscilatoru nevar vibrēt. Tāpēc, izstrādājot ķēdi, jāņem vērā kristāla oscilatora uzticama uzstādīšana, un tā novietojums nedrīkst būt pēc iespējas tuvāk plāksnes malai un aprīkojuma korpusam.

2. Metinot ar roku vai mašīnu, pievērsiet uzmanību metināšanas temperatūrai. Kristāla vibrācija ir jutīga pret temperatūru, metināšanas temperatūra nedrīkst būt pārāk augsta, un sildīšanas laikam jābūt pēc iespējas īsākam.

Saprātīgs kristāla oscilatora izkārtojums var nomākt sistēmas starojuma traucējumus.

1. Problēmas apraksts

Produkts ir lauka kamera, kura iekšpusē sastāv no piecām daļām: galvenās vadības paneļa, sensoru plates, kameras, SD atmiņas kartes un akumulatora. Korpuss ir plastmasas apvalks, un mazajai platei ir tikai divas saskarnes: DC5V ārējā barošanas saskarne un USB interfeiss datu pārraidei. Pēc radiācijas pārbaudes tiek konstatēts, ka ir aptuveni 33MHz harmoniskā trokšņa starojuma problēma.

Sākotnējie testa dati ir šādi:

2. Analizējiet problēmu

Šī izstrādājuma korpusa struktūra plastmasas apvalks, ne-aizsargājošs materiāls, viss tests ir tikai strāvas vads un USB kabelis no korpusa, vai tas ir traucējumu frekvences punkts, ko izstaro strāvas vads un USB kabelis? Tāpēc, lai pārbaudītu, tiek veiktas šādas darbības:

(1) Pievienojiet magnētisko gredzenu tikai strāvas vadam, testa rezultāti: uzlabojumi nav acīmredzami;

(2) Pievienojiet tikai USB kabeļa magnētisko gredzenu, testa rezultāti: uzlabojumi joprojām nav acīmredzami;

(3) Pievienojiet magnētisko gredzenu gan USB kabelim, gan strāvas vadam, testa rezultāti: uzlabojumi ir acīmredzami, kopējais traucējumu biežums ir samazinājies.

No iepriekš minētā var redzēt, ka traucējumu frekvences punkti tiek izcelti no abām saskarnēm, kas nav strāvas vai USB saskarnes problēma, bet gan iekšējo traucējumu frekvences punkti, kas savienoti ar abām saskarnēm. Tikai viena interfeisa ekranēšana nevar atrisināt problēmu.

Veicot tuvā lauka mērījumus, ir konstatēts, ka 32,768 KHz kristāla oscilators no kodola vadības paneļa rada spēcīgu telpisko starojumu, kas rada apkārtējos kabeļus un GND savienoto 32,768 KHz harmonisko troksni, kas pēc tam tiek savienots un izstarots caur interfeisa USB kabeli un strāvas vads. Kristāla oscilatora problēmas izraisa šādas divas problēmas:

(1) Kristāla vibrācija ir pārāk tuvu plāksnes malai, kas var viegli izraisīt kristāla vibrācijas starojuma troksni.

(2) Zem kristāla oscilatora ir signāla līnija, kuru ir viegli novest pie signāla līnijas savienojuma kristāla oscilatora harmoniskā trokšņa.

(3) Filtra elements ir novietots zem kristāla oscilatora, un filtra kondensators un atbilstošā pretestība nav sakārtoti atbilstoši signāla virzienam, kas pasliktina filtra elementa filtrēšanas efektu.

3, risinājums

Saskaņā ar analīzi tiek iegūti šādi pretpasākumi:

(1) Filtra kapacitāte un atbilstošā kristāla pretestība, kas atrodas tuvu CPU mikroshēmai, ir labāk novietota prom no plates malas;

(2) Atcerieties, ka kristālu novietošanas zonā un zemāk esošajā projekcijas zonā nedrīkst iezemēties;

(3) Kristāla filtra kapacitāte un atbilstošā pretestība ir sakārtota atbilstoši signāla virzienam un novietota glīti un kompakti kristāla tuvumā;

(4) Kristāls ir novietots pie mikroshēmas, un līnija starp tiem ir pēc iespējas īsāka un taisna.

4. Secinājums

Mūsdienās daudzu sistēmu kristāla oscilatoru pulksteņa frekvence ir augsta, traucējumu harmoniskā enerģija ir spēcīga; Traucējumu harmonikas tiek ne tikai pārraidītas no ieejas un izejas līnijām, bet arī izstarotas no kosmosa. Ja izkārtojums nav saprātīgs, ir viegli izraisīt spēcīgu trokšņa starojuma problēmu, un to ir grūti atrisināt ar citām metodēm. Tāpēc tas ir ļoti svarīgi kristāla oscilatora un CLK signāla līnijas izkārtojumam PCB plates izkārtojumā.

Piezīme par kristāla oscilatora PCB dizainu

(1) Savienojuma kondensatoram jāatrodas pēc iespējas tuvāk kristāla oscilatora barošanas kontaktdavai. Pozīcija ir jānovieto kārtībā: atbilstoši barošanas avota ieplūdes virzienam kondensators ar mazāko ietilpību ir jānovieto secībā no lielākā līdz mazākajam.

(2) Kristāla oscilatora apvalkam jābūt iezemētam, kas var izstarot kristāla oscilatoru uz āru, kā arī var aizsargāt kristāla oscilatora ārējo signālu traucējumus.

(3) Neveidojiet vadu zem kristāla oscilatora, lai nodrošinātu, ka grīda ir pilnībā nosegta. Tajā pašā laikā nepievienojiet vadu 300 mil attālumā no kristāla oscilatora, lai novērstu kristāla oscilatora traucējumus citu vadu, ierīču un slāņu darbībā.

(4) Pulksteņa signāla līnijai jābūt pēc iespējas īsākai, līnijai jābūt platākai, un līdzsvars jāatrod vadu garumā un prom no siltuma avota.

(5) Kristāla oscilatoru nedrīkst novietot uz PCB plates malas, it īpaši plates kartes dizainā.