Frequentemente, comparamos o oscilador de cristal com o coração do circuito digital, porque todo o trabalho do circuito digital é inseparável a partir do sinal do relógio, e o oscilador de cristal controla diretamente todo o sistema. Se o oscilador de cristal não funcionar, todo o sistema ficará paralisado, para que o oscilador de cristal seja o pré -requisito para o circuito digital começar a funcionar.

O oscilador de cristal, como dizemos frequentemente, é um oscilador de cristal de quartzo e um ressonador de cristal de quartzo. Ambos são feitos do efeito piezoelétrico dos cristais de quartzo. A aplicação de um campo elétrico aos dois eletrodos de um cristal de quartzo causa deformação mecânica do cristal, enquanto a aplicação de pressão mecânica a ambos os lados causa um campo elétrico no cristal. E esses dois fenômenos são reversíveis. Usando essa propriedade, as tensões alternadas são aplicadas a ambos os lados do cristal e a wafer vibra mecanicamente, além de gerar campos elétricos alternados. Esse tipo de vibração e campo elétrico são geralmente pequenos, mas em uma certa frequência, a amplitude aumentará significativamente, o que é a ressonância piezoelétrica, semelhante à ressonância do loop LC que geralmente vemos.

Como o coração do circuito digital, como o oscilador de cristal desempenha um papel em produtos inteligentes? Casa inteligente, como ar condicionado, cortinas, segurança, monitoramento e outros produtos, todos precisam de módulo de transmissão sem fio, eles através do protocolo Bluetooth, Wi -Fi ou ZigBee, o módulo de uma extremidade para a outra, ou diretamente através do controle do telefone celular, e O módulo sem fio é o componente principal, afetando a estabilidade de todo o sistema; portanto, escolha o sistema para usar o oscilador de cristal. Determina o sucesso ou falha dos circuitos digitais.

Devido à importância do oscilador de cristal no circuito digital, precisamos ter cuidado ao usar e projetar:

1. Existem cristais de quartzo no oscilador de cristal, que é fácil causar quebra de cristal de quartzo e danos quando é impactado ou descartado pelo exterior e, em seguida, o oscilador de cristal não pode ser vibrado. Portanto, a instalação confiável do oscilador de cristal deve ser considerada no projeto do circuito, e sua posição não deve estar próxima da borda da placa e da concha do equipamento o máximo possível.

2. Preste atenção à temperatura de soldagem ao soldagem manualmente ou máquina. A vibração do cristal é sensível à temperatura, a temperatura de soldagem não deve ser muito alta e o tempo de aquecimento deve ser o mais curto possível.

O layout de oscilador de cristal razoável pode suprimir a interferência de radiação do sistema.

1. Descrição do problema

O produto é uma câmera de campo, que consiste em cinco partes dentro: placa de controle principal, placa de sensor, câmera, cartão de memória SD e bateria. O shell é uma concha de plástico e a placa pequena possui apenas duas interfaces: interface de energia externa DC5V e interface USB para transmissão de dados. Após o teste de radiação, verifica -se que há cerca de 33MHz de problemas de radiação de ruído harmônico.

Os dados de teste originais são os seguintes:

2. Analise o problema

Esta concha de casca de produto, concha de plástico, material sem proteção, todo o cabo de alimentação de teste e cabo USB para fora da concha, é o ponto de frequência de interferência é irradiado pelo cabo de alimentação e pelo cabo USB? Portanto, as seguintes medidas são tomadas para testar:

(1) Adicione anel magnético apenas no cabo de alimentação, resultados de teste: a melhoria não é óbvia;

(2) Adicione apenas anel magnético no cabo USB, resultados dos testes: a melhoria ainda não é óbvia;

(3) Adicione anel magnético ao cabo USB e pelo cabo de alimentação, resultados dos testes: a melhoria é óbvia, a frequência geral de interferência diminuiu.

Pode ser visto no exposto que os pontos de frequência de interferência são trazidos das duas interfaces, o que não é o problema da interface de energia ou da interface USB, mas os pontos de frequência de interferência interna acoplados às duas interfaces. A blindagem de apenas uma interface não pode resolver o problema.

Através da medição de campo próximo, verifica-se que um oscilador de cristal de 32.768kHz da placa de controle do núcleo gera forte radiação espacial, o que faz com que os cabos circundantes e o GND acoplados 32.768khz ruído harmônico, que é então acoplado e irradiado através do cabo USB da interface e cabo de alimentação. Os problemas do oscilador de cristal são causados ​​pelos dois problemas a seguir:

(1) A vibração do cristal é muito próxima da borda da placa, que é fácil de levar ao ruído da radiação de vibração do cristal.

(2) Existe uma linha de sinal sob o oscilador de cristal, que é fácil de levar ao ruído harmônico do oscilador de cristal de acoplamento da linha de sinal.

(3) O elemento do filtro é colocado sob o oscilador de cristal, e o capacitor de filtro e a resistência correspondente não são dispostos de acordo com a direção do sinal, o que piora o efeito de filtragem do elemento de filtro.

3, a solução

De acordo com a análise, são obtidas as seguintes contramedidas:

(1) a capacitância do filtro e a resistência correspondente do cristal próximo ao chip da CPU são preferencialmente colocadas para longe da borda da placa;

(2) Lembre -se de não deitar na área de colocação de cristais e na área de projeção abaixo;

(3) a capacitância do filtro e a resistência correspondente do cristal são dispostas de acordo com a direção do sinal e colocadas perfeitamente e compactas perto do cristal;

(4) O cristal é colocado perto do chip, e a linha entre os dois é o mais curta e reta possível.

4. Conclusão

Atualmente, muitos sistemas o oscilador de cristal a frequência é alta, a energia harmônica de interferência é forte; Os harmônicos de interferência não são apenas transmitidos a partir das linhas de entrada e saída, mas também irradiavam do espaço. Se o layout não for razoável, é fácil causar um forte problema de radiação de ruído e é difícil resolver por outros métodos. Portanto, é muito importante para o layout do oscilador de cristal e da linha de sinal CLK no layout da placa PCB.

Nota no design de PCB do oscilador de cristal

(1) O capacitor de acoplamento deve estar o mais próximo possível do pino da fonte de alimentação do oscilador de cristal. A posição deve ser colocada em ordem: De acordo com a direção da entrada de alimentação, o capacitor com a menor capacidade deve ser colocado em ordem da maior à menor.

(2) A concha do oscilador de cristal deve ser aterrada, o que pode irradiar o oscilador de cristal para fora e também pode proteger a interferência de sinais externos no oscilador de cristal.

(3) Não conecte sob o oscilador de cristal para garantir que o piso esteja completamente coberto. Ao mesmo tempo, não conecte a 300mil do oscilador de cristal, de modo a impedir que o oscilador de cristal interfira no desempenho de outras fiação, dispositivos e camadas.

(4) A linha do sinal do relógio deve ser o mais curta possível, a linha deve ser mais larga e o saldo deve ser encontrado no comprimento da fiação e longe da fonte de calor.

(5) O oscilador de cristal não deve ser colocado na borda da placa PCB, especialmente no design da placa da placa.