Pengayun kristal adalah kunci dalam reka bentuk litar digital, biasanya dalam reka bentuk litar, pengayun kristal digunakan sebagai jantung litar digital, semua kerja litar digital tidak dapat dipisahkan daripada isyarat jam, dan hanya pengayun kristal adalah butang utama yang secara langsung mengawal permulaan normal keseluruhan sistem, boleh dikatakan bahawa jika terdapat reka bentuk litar digital boleh melihat pengayun kristal.

I. Apakah itu pengayun kristal?

Pengayun kristal secara amnya merujuk kepada dua jenis pengayun kristal kuarza dan resonator kristal kuarza, dan juga boleh dipanggil secara langsung pengayun kristal. Kedua-duanya dibuat menggunakan kesan piezoelektrik kristal kuarza.

Pengayun kristal berfungsi seperti ini: apabila medan elektrik digunakan pada dua elektrod kristal, kristal akan mengalami ubah bentuk mekanikal, dan sebaliknya, jika tekanan mekanikal dikenakan pada kedua-dua hujung kristal, kristal akan menghasilkan medan elektrik. Fenomena ini boleh diterbalikkan, jadi menggunakan ciri kristal ini, menambah voltan berselang-seli pada kedua-dua hujung kristal, cip akan menghasilkan getaran mekanikal, dan pada masa yang sama menghasilkan medan elektrik berselang-seli. Walau bagaimanapun, getaran dan medan elektrik yang dihasilkan oleh kristal ini secara amnya kecil, tetapi selagi ia berada pada frekuensi tertentu, amplitud akan meningkat dengan ketara, sama seperti resonans gelung LC yang sering kita lihat oleh pereka litar.

II. Klasifikasi ayunan kristal (aktif dan pasif)

① Pengayun kristal pasif

Kristal pasif ialah kristal, secara amnya peranti bukan kutub 2-pin (sesetengah kristal pasif mempunyai pin tetap tanpa kekutuban).

Pengayun kristal pasif secara amnya perlu bergantung pada litar jam yang dibentuk oleh kapasitor beban untuk menjana isyarat berayun (isyarat gelombang sinus).

② Pengayun kristal aktif

Pengayun kristal aktif ialah pengayun, biasanya dengan 4 pin. Pengayun kristal aktif tidak memerlukan pengayun dalaman CPU untuk menghasilkan isyarat gelombang persegi. Bekalan kuasa kristal aktif menjana isyarat jam.

Isyarat pengayun kristal aktif adalah stabil, kualiti lebih baik, dan mod sambungan agak mudah, ralat ketepatan lebih kecil daripada pengayun kristal pasif, dan harganya lebih mahal daripada pengayun kristal pasif.

III. Parameter asas pengayun kristal

Parameter asas pengayun kristal am ialah: suhu operasi, nilai ketepatan, kapasitans sepadan, bentuk pakej, kekerapan teras dan sebagainya.

Kekerapan teras pengayun kristal: Pilihan frekuensi hablur am bergantung pada keperluan komponen frekuensi, seperti MCU secara amnya adalah julat, yang kebanyakannya adalah dari 4M hingga berdozen M.

Ketepatan getaran kristal: ketepatan getaran kristal secara amnya ialah ±5PPM, ±10PPM, ±20PPM, ±50PPM, dsb., cip jam berketepatan tinggi biasanya dalam ±5PPM, dan penggunaan umum akan memilih kira-kira ±20PPM.

Kapasiti padanan pengayun kristal: biasanya dengan melaraskan nilai kapasitans padanan, frekuensi teras pengayun kristal boleh ditukar, dan pada masa ini, kaedah ini digunakan untuk melaraskan pengayun kristal berketepatan tinggi.

Dalam sistem litar, garis isyarat jam berkelajuan tinggi mempunyai keutamaan tertinggi. Garis jam adalah isyarat sensitif, dan lebih tinggi frekuensi, lebih pendek garisan diperlukan untuk memastikan herotan isyarat adalah minimum.

Kini dalam banyak litar, frekuensi jam kristal sistem adalah sangat tinggi, jadi tenaga mengganggu harmonik juga kuat, harmonik akan diperoleh daripada dua baris input dan output, tetapi juga dari sinaran angkasa, yang juga membawa kepada jika susun atur PCB pengayun kristal tidak munasabah, ia akan dengan mudah menyebabkan masalah sinaran sesat yang kuat, dan apabila dihasilkan, ia sukar untuk diselesaikan dengan kaedah lain. Oleh itu, ia adalah sangat penting untuk pengayun kristal dan susun atur garis isyarat CLK apabila papan PCB dibentangkan.