Kami sering membandingkan pengayun kristal dengan jantung litar digital, kerana semua kerja litar digital tidak dapat dipisahkan daripada isyarat jam, dan pengayun kristal secara langsung mengawal keseluruhan sistem. Jika pengayun kristal tidak beroperasi, seluruh sistem akan lumpuh, jadi pengayun kristal adalah prasyarat untuk litar digital mula berfungsi.

Pengayun kristal, seperti yang sering kita katakan, adalah pengayun kristal kuarza dan resonator kristal kuarza. Kedua-duanya diperbuat daripada kesan piezoelektrik kristal kuarza. Penggunaan medan elektrik pada dua elektrod kristal kuarza menyebabkan ubah bentuk mekanikal kristal, manakala menggunakan tekanan mekanikal pada kedua-dua belah menyebabkan medan elektrik berlaku dalam kristal. Dan kedua-dua fenomena ini boleh diterbalikkan. Menggunakan sifat ini, voltan berselang-seli digunakan pada kedua-dua belah kristal dan wafer bergetar secara mekanikal, serta menjana medan elektrik berselang-seli. Getaran dan medan elektrik jenis ini secara amnya kecil, tetapi pada frekuensi tertentu, amplitud akan meningkat dengan ketara, iaitu resonans piezoelektrik, sama dengan resonans gelung LC yang biasa kita lihat.

Sebagai nadi litar digital, bagaimanakah pengayun kristal memainkan peranan dalam produk pintar? Rumah pintar seperti penghawa dingin, langsir, keselamatan, pemantauan dan produk lain, semuanya memerlukan modul penghantaran wayarles, mereka melalui Bluetooth, WIFI atau protokol ZIGBEE, modul dari satu hujung ke hujung yang lain, atau terus melalui kawalan telefon mudah alih, dan modul wayarles adalah komponen teras, menjejaskan kestabilan keseluruhan sistem, jadi pilih sistem untuk menggunakan pengayun kristal. Menentukan kejayaan atau kegagalan litar digital.

Oleh kerana kepentingan pengayun kristal dalam litar digital, kita perlu berhati-hati apabila menggunakan dan mereka bentuk:

1. Terdapat kristal kuarza dalam pengayun kristal, yang mudah menyebabkan pecah dan kerosakan kristal kuarza apabila ia terkena atau terjatuh oleh bahagian luar, dan kemudian pengayun kristal tidak boleh digetar. Oleh itu, pemasangan pengayun kristal yang boleh dipercayai harus dipertimbangkan dalam reka bentuk litar, dan kedudukannya tidak boleh dekat dengan tepi plat dan cangkang peralatan sejauh mungkin.

2. Beri perhatian kepada suhu kimpalan apabila mengimpal dengan tangan atau mesin. Getaran kristal adalah sensitif kepada suhu, suhu kimpalan tidak boleh terlalu tinggi, dan masa pemanasan harus sesingkat mungkin.

Susun atur pengayun kristal yang munasabah boleh menyekat gangguan sinaran sistem.

1. Huraian masalah

Produk ini ialah kamera medan, yang terdiri daripada lima bahagian di dalam: papan kawalan teras, papan penderia, kamera, kad memori SD dan bateri. Cangkang adalah cangkang plastik, dan papan kecil hanya mempunyai dua antara muka: antara muka kuasa luaran DC5V dan antara muka USB untuk penghantaran data. Selepas ujian sinaran, didapati terdapat lebih kurang 33MHz masalah sinaran bunyi harmonik.

Data ujian asal adalah seperti berikut:

2. Menganalisis masalah

Struktur cangkerang produk ini cangkerang plastik, bahan bukan perisai, keseluruhan ujian hanya kord kuasa dan kabel USB keluar dari cangkerang, adakah titik frekuensi gangguan dipancarkan oleh kord kuasa dan kabel USB? Oleh itu, langkah-langkah berikut diambil untuk menguji:

(1) Tambah cincin magnet hanya pada kord kuasa, keputusan ujian: peningkatan tidak jelas;

(2) Hanya tambah cincin magnet pada kabel USB, keputusan ujian: peningkatan masih tidak jelas;

(3) Tambah cincin magnet pada kedua-dua kabel USB dan kord kuasa, keputusan ujian: penambahbaikan adalah jelas, kekerapan keseluruhan gangguan menurun.

Ia boleh dilihat dari atas bahawa titik frekuensi gangguan dibawa keluar dari kedua-dua antara muka, yang bukan masalah antara muka kuasa atau antara muka USB, tetapi titik frekuensi gangguan dalaman digabungkan dengan dua antara muka. Melindungi hanya satu antara muka tidak dapat menyelesaikan masalah.

Melalui pengukuran medan dekat, didapati pengayun kristal 32.768KHz daripada papan kawalan teras menjana sinaran spatial yang kuat, yang menjadikan kabel sekeliling dan GND digabungkan bunyi harmonik 32.768KHz, yang kemudiannya digandingkan dan dipancarkan melalui kabel USB antara muka dan kord kuasa. Masalah pengayun kristal disebabkan oleh dua masalah berikut:

(1) Getaran kristal terlalu dekat dengan pinggir plat, yang mudah membawa kepada bunyi sinaran getaran kristal.

(2) Terdapat garis isyarat di bawah pengayun kristal, yang mudah membawa kepada bunyi harmonik garis isyarat pengayun kristal gandingan.

(3) Elemen penapis diletakkan di bawah pengayun kristal, dan kapasitor penapis dan rintangan sepadan tidak disusun mengikut arah isyarat, yang menjadikan kesan penapisan unsur penapis lebih teruk.

3, penyelesaiannya

Menurut analisis, tindakan balas berikut diperoleh:

(1) Kapasiti penapis dan rintangan padanan kristal berhampiran dengan cip CPU lebih disukai diletakkan jauh dari tepi papan;

(2) Ingat untuk tidak meletakkan tanah di kawasan penempatan kristal dan kawasan unjuran di bawah;

(3) Kapasiti penapis dan rintangan padanan kristal disusun mengikut arah isyarat, dan diletakkan dengan kemas dan padat berhampiran kristal;

(4) Kristal diletakkan berhampiran cip, dan garisan antara keduanya adalah sependek dan lurus yang mungkin.

4. Kesimpulan

Pada masa kini banyak sistem frekuensi jam pengayun kristal adalah tinggi, tenaga harmonik gangguan adalah kuat; Harmonik gangguan bukan sahaja dihantar dari saluran input dan output, tetapi juga dipancarkan dari angkasa. Jika susun atur tidak munasabah, mudah menyebabkan masalah sinaran bunyi yang kuat, dan sukar untuk diselesaikan dengan kaedah lain. Oleh itu, adalah sangat penting untuk susun atur pengayun kristal dan garis isyarat CLK dalam susun atur papan PCB.

Nota mengenai reka bentuk PCB pengayun kristal

(1) Kapasitor gandingan hendaklah sehampir mungkin dengan pin bekalan kuasa pengayun kristal. Kedudukan hendaklah disusun mengikut urutan: mengikut arah aliran masuk bekalan kuasa, kapasitor dengan kapasiti terkecil hendaklah disusun mengikut urutan dari yang terbesar kepada yang terkecil.

(2) Cangkang pengayun kristal mesti dibumikan, yang boleh memancarkan pengayun kristal ke luar, dan juga boleh melindungi gangguan isyarat luaran pada pengayun kristal.

(3) Jangan wayar di bawah pengayun kristal untuk memastikan lantai ditutup sepenuhnya. Pada masa yang sama, jangan wayar dalam 300mil daripada pengayun kristal, untuk mengelakkan pengayun kristal daripada mengganggu prestasi pendawaian, peranti dan lapisan lain.

(4) Garis isyarat jam hendaklah sesingkat mungkin, garisan hendaklah lebih lebar, dan baki hendaklah ditemui dalam panjang pendawaian dan jauh dari sumber haba.

(5) Pengayun kristal tidak boleh diletakkan di tepi papan PCB, terutamanya dalam reka bentuk kad papan.