Kristaloscillator is de sleutel in het ontwerp van digitale circuits, meestal in circuitontwerp, kristaloscillator wordt gebruikt als het hart van het digitale circuit, al het werk van het digitale circuit is onlosmakelijk verbonden met het kloksignaal en alleen de kristaloscillator is de sleutelknop dat rechtstreeks de normale start van het hele systeem regelt, kan worden gezegd dat als er een digitaal circuitontwerp is, de kristaloscillator kan worden gezien.
I. Wat is een kristaloscillator?
Kristaloscillator verwijst over het algemeen naar twee soorten kwartskristaloscillator en kwartskristalresonator, en kan ook direct kristaloscillator worden genoemd. Beide zijn gemaakt met behulp van het piëzo-elektrische effect van kwartskristallen.
De kristaloscillator werkt als volgt: wanneer een elektrisch veld wordt aangelegd op de twee elektroden van het kristal, zal het kristal mechanische vervorming ondergaan, en integendeel, als er mechanische druk wordt uitgeoefend op de twee uiteinden van het kristal, zal het kristal produceren een elektrisch veld. Dit fenomeen is omkeerbaar, dus door gebruik te maken van deze eigenschap van het kristal, door wisselspanningen aan beide uiteinden van het kristal toe te voegen, zal de chip mechanische trillingen produceren en tegelijkertijd elektrische wisselvelden produceren. Deze door het kristal gegenereerde trillingen en het elektrische veld zijn echter over het algemeen klein, maar zolang deze zich op een bepaalde frequentie bevinden, zal de amplitude aanzienlijk toenemen, vergelijkbaar met de LC-lusresonantie die wij circuitontwerpers vaak zien.
II. Classificatie van kristaloscillaties (actief en passief)
① Passieve kristaloscillator
Passief kristal is een kristal, meestal een 2-pins niet-polair apparaat (sommige passieve kristallen hebben een vaste pin zonder polariteit).
Passieve kristaloscillator moet over het algemeen vertrouwen op het klokcircuit gevormd door de belastingscondensator om het oscillerende signaal (sinusgolfsignaal) te genereren.
② Actieve kristaloscillator
Een actieve kristaloscillator is een oscillator, meestal met 4 pinnen. Actieve kristaloscillator vereist niet dat de interne oscillator van de CPU een blokgolfsignaal produceert. Een actieve kristalvoeding genereert een kloksignaal.
Het signaal van de actieve kristaloscillator is stabiel, de kwaliteit is beter en de verbindingsmodus is relatief eenvoudig, de precisiefout is kleiner dan die van de passieve kristaloscillator en de prijs is duurder dan die van de passieve kristaloscillator.
III. Basisparameters van kristaloscillator
De basisparameters van de algemene kristaloscillator zijn: bedrijfstemperatuur, precisiewaarde, bijpassende capaciteit, pakketvorm, kernfrequentie enzovoort.
De kernfrequentie van de kristaloscillator: De keuze van de algemene kristalfrequentie hangt af van de vereisten van de frequentiecomponenten, zoals de MCU over het algemeen een bereik heeft, waarvan de meeste van 4M tot tientallen M zijn.
Kristaltrillingsnauwkeurigheid: de nauwkeurigheid van de kristaltrilling is over het algemeen ±5PPM, ±10PPM, ±20PPM, ±50PPM, enz., Hoge precisie klokchips liggen over het algemeen binnen ±5PPM, en het algemene gebruik zal ongeveer ±20PPM kiezen.
De aanpassingscapaciteit van de kristaloscillator: gewoonlijk door de waarde van de aanpassingscapaciteit aan te passen, kan de kernfrequentie van de kristaloscillator worden gewijzigd, en momenteel wordt deze methode gebruikt om de zeer nauwkeurige kristaloscillator aan te passen.
In het circuitsysteem heeft de hogesnelheidskloksignaallijn de hoogste prioriteit. De kloklijn is een gevoelig signaal en hoe hoger de frequentie, hoe korter de lijn nodig is om ervoor te zorgen dat de vervorming van het signaal minimaal is.
Nu is in veel circuits de kristalklokfrequentie van het systeem erg hoog, dus de energie van het interfereren met harmonischen is ook sterk. Harmonischen zullen worden afgeleid van de ingangs- en uitgangslijnen van twee lijnen, maar ook van de ruimtestraling, wat ook leidt tot Als de PCB-indeling van de kristaloscillator niet redelijk is, zal dit gemakkelijk een sterk strooistralingsprobleem veroorzaken, en als het eenmaal is geproduceerd, is het moeilijk op te lossen met andere methoden. Daarom is het erg belangrijk voor de lay-out van de kristaloscillator en de CLK-signaallijn wanneer de printplaat wordt aangelegd.