Kristāla oscilators ir atslēga digitālo shēmu projektēšanā, parasti ķēdes projektēšanā kristāla oscilators tiek izmantots kā digitālās ķēdes sirds, viss digitālās ķēdes darbs nav atdalāms no pulksteņa signāla, un tikai kristāla oscilators ir atslēgas poga. kas tieši kontrolē visas sistēmas normālu sākumu, var teikt, ka, ja ir digitālā shēma, var redzēt kristāla oscilatoru.
I. Kas ir kristāla oscilators?
Kristāla oscilators parasti attiecas uz divu veidu kvarca kristāla oscilatoru un kvarca kristāla rezonatoru, un to var arī tieši saukt par kristāla oscilatoru.Abi ir izgatavoti, izmantojot kvarca kristālu pjezoelektrisko efektu.
Kristāla oscilators darbojas šādi: kad uz diviem kristāla elektrodiem tiek iedarbināts elektriskais lauks, kristāls tiks pakļauts mehāniskai deformācijai, un gluži pretēji, ja uz abiem kristāla galiem tiek pielikts mehānisks spiediens, kristāls radīs. elektriskais lauks.Šī parādība ir atgriezeniska, tāpēc, izmantojot šo kristāla raksturlielumu, pievienojot mainīgu spriegumu abos kristāla galos, mikroshēma radīs mehānisku vibrāciju un tajā pašā laikā radīs mainīgus elektriskos laukus.Tomēr šī kristāla radītā vibrācija un elektriskais lauks parasti ir mazs, taču, kamēr tas atrodas noteiktā frekvencē, amplitūda tiks ievērojami palielināta, līdzīgi kā LC cilpas rezonanse, ko mēs ķēžu dizaineri bieži redzam.
II.Kristālu svārstību klasifikācija (aktīvā un pasīvā)
① Pasīvs kristāla oscilators
Pasīvais kristāls ir kristāls, parasti 2 kontaktu nepolāra ierīce (dažiem pasīvajiem kristāliem ir fiksēta tapa bez polaritātes).
Pasīvajam kristāla oscilatoram parasti ir jāpaļaujas uz pulksteņa ķēdi, ko veido slodzes kondensators, lai ģenerētu svārstīgo signālu (sinusozes viļņa signālu).
② Aktīvs kristāla oscilators
Aktīvs kristāla oscilators ir oscilators, parasti ar 4 tapām.Aktīvajam kristāla oscilatoram nav nepieciešams CPU iekšējais oscilators, lai radītu kvadrātviļņu signālu.Aktīvs kristāla barošanas avots ģenerē pulksteņa signālu.
Aktīvā kristāla oscilatora signāls ir stabils, kvalitāte ir labāka, un savienojuma režīms ir salīdzinoši vienkāršs, precizitātes kļūda ir mazāka nekā pasīvā kristāla oscilatora, un cena ir dārgāka nekā pasīvā kristāla oscilatora.
III.Kristāla oscilatora pamatparametri
Vispārējā kristāla oscilatora pamatparametri ir: darba temperatūra, precizitātes vērtība, atbilstības kapacitāte, iepakojuma forma, serdes frekvence un tā tālāk.
Kristāla oscilatora pamata frekvence: Vispārējās kristāla frekvences izvēle ir atkarīga no frekvenču komponentu prasībām, piemēram, MCU parasti ir diapazons, no kuriem lielākā daļa ir no 4 M līdz desmitiem M.
Kristāla vibrācijas precizitāte: kristāla vibrācijas precizitāte parasti ir ±5 PPM, ±10 PPM, ±20 PPM, ±50 PPM utt., Augstas precizitātes pulksteņa mikroshēmas parasti ir ±5 PPM robežās, un vispārējai lietošanai tiks izvēlēta aptuveni ±20 PPM.
Kristāla oscilatora atbilstošā kapacitāte: parasti, pielāgojot atbilstošās kapacitātes vērtību, var mainīt kristāla oscilatora serdes frekvenci, un šobrīd šī metode tiek izmantota augstas precizitātes kristāla oscilatora regulēšanai.
Ķēdes sistēmā ātrgaitas pulksteņa signāla līnijai ir augstākā prioritāte.Pulksteņa līnija ir jutīgs signāls, un jo augstāka ir frekvence, jo īsāka līnija ir nepieciešama, lai nodrošinātu minimālu signāla kropļojumu.
Tagad daudzās shēmās sistēmas kristāla pulksteņa frekvence ir ļoti augsta, tāpēc arī harmoniku traucējumu enerģija ir spēcīga, harmonikas tiks iegūtas no ieejas un izejas divām līnijām, kā arī no kosmosa starojuma, kas arī noved pie ja kristāla oscilatora PCB izkārtojums nav saprātīgs, tas viegli izraisīs spēcīgu izkliedētā starojuma problēmu, un pēc ražošanas to ir grūti atrisināt ar citām metodēm.Tāpēc tas ir ļoti svarīgi kristāla oscilatora un CLK signāla līnijas izkārtojumam, kad tiek izkārtota PCB plate.