Krystalloscillator er nøkkelen i digital kretsdesign, vanligvis i kretsdesign brukes krystalloscillator som hjertet av den digitale kretsen, alt arbeidet til den digitale kretsen er uatskillelig fra klokkesignalet, og bare krystalloscillatoren er nøkkelknappen som direkte styrer den normale starten av hele systemet, kan det sies at hvis det er en digital kretsdesign kan se krystalloscillatoren.

I. Hva er en krystalloscillator?

Krystalloscillator refererer generelt til to typer kvartskrystalloscillator og kvartskrystallresonator, og kan også direkte kalles krystalloscillator. Begge er laget ved hjelp av den piezoelektriske effekten av kvartskrystaller.

Krystalloscillatoren fungerer slik: når et elektrisk felt påføres de to elektrodene til krystallen, vil krystallen gjennomgå mekanisk deformasjon, og tvert imot, hvis mekanisk trykk påføres de to endene av krystallen, vil krystallen produsere et elektrisk felt. Dette fenomenet er reversibelt, så ved å bruke denne egenskapen til krystallen, legge til vekselspenninger til begge ender av krystallen, vil brikken produsere mekanisk vibrasjon, og samtidig produsere vekslende elektriske felt. Imidlertid er denne vibrasjonen og det elektriske feltet generert av krystallen generelt lite, men så lenge det er på en viss frekvens vil amplituden økes betydelig, likt LC-sløyferesonansen som vi kretsdesignere ofte ser.

II. Klassifisering av krystalloscillasjoner (aktive og passive)

① Passiv krystalloscillator

Passiv krystall er en krystall, vanligvis en 2-pinners ikke-polar enhet (noen passive krystaller har en fast pinne uten polaritet).

Passiv krystalloscillator trenger generelt å stole på klokkekretsen dannet av belastningskondensatoren for å generere det oscillerende signalet (sinusbølgesignal).

② Aktiv krystalloscillator

En aktiv krystalloscillator er en oscillator, vanligvis med 4 pinner. Aktiv krystalloscillator krever ikke at CPU-ens interne oscillator produserer et firkantbølgesignal. En aktiv krystallstrømforsyning genererer et klokkesignal.

Signalet til aktiv krystalloscillator er stabilt, kvaliteten er bedre, og tilkoblingsmodusen er relativt enkel, presisjonsfeilen er mindre enn den for passiv krystalloscillator, og prisen er dyrere enn passiv krystalloscillator.

III. Grunnleggende parametere for krystalloscillator

De grunnleggende parametrene til den generelle krystalloscillatoren er: driftstemperatur, presisjonsverdi, matchende kapasitans, pakkeform, kjernefrekvens og så videre.

Kjernefrekvensen til krystalloscillatoren: Valget av den generelle krystallfrekvensen avhenger av kravene til frekvenskomponentene, som MCU er generelt et område, hvorav de fleste er fra 4M til dusinvis av M.

Krystallvibrasjonsnøyaktighet: Nøyaktigheten til krystallvibrasjonen er generelt ±5PPM, ±10PPM, ±20PPM, ±50PPM, etc., høypresisjonsklokkebrikker er vanligvis innenfor ±5PPM, og den generelle bruken vil velge omtrent ±20PPM.

Krystalloscillatorens matchende kapasitans: vanligvis ved å justere verdien av matchende kapasitans, kan kjernefrekvensen til krystalloscillatoren endres, og for tiden brukes denne metoden til å justere høypresisjonskrystalloscillatoren.

I kretssystemet har høyhastighets klokkesignallinjen høyest prioritet. Klokkelinjen er et følsomt signal, og jo høyere frekvensen er, desto kortere er linjen nødvendig for å sikre at forvrengningen av signalet er minimal.

Nå i mange kretser er krystallklokkefrekvensen til systemet veldig høy, så energien til å forstyrre harmoniske er også sterk, harmoniske vil bli utledet fra inngangen og utgangen på to linjer, men også fra romstrålingen, som også fører til hvis PCB-oppsettet til krystalloscillatoren ikke er rimelig, vil det lett forårsake et sterkt problem med strøstråling, og når det først er produsert, er det vanskelig å løse med andre metoder. Derfor er det svært viktig for krystalloscillatoren og CLK-signallinjeoppsettet når PCB-kortet legges ut.