O oscilador de cristal é a chave no projeto de circuito digital, geralmente no projeto de circuito, o oscilador de cristal é usado como o coração do circuito digital, todo o trabalho do circuito digital é inseparável do sinal do relógio, e apenas o oscilador de cristal é o botão chave que controla diretamente o início normal de todo o sistema, pode-se dizer que se houver um projeto de circuito digital podemos ver o oscilador de cristal.

I. O que é um oscilador de cristal?

Oscilador de cristal geralmente se refere a dois tipos de oscilador de cristal de quartzo e ressonador de cristal de quartzo, e também pode ser chamado diretamente de oscilador de cristal.Ambos são feitos utilizando o efeito piezoelétrico dos cristais de quartzo.

O oscilador de cristal funciona assim: quando um campo elétrico é aplicado aos dois eletrodos do cristal, o cristal sofrerá deformação mecânica, e ao contrário, se for aplicada pressão mecânica nas duas extremidades do cristal, o cristal produzirá um campo elétrico.Esse fenômeno é reversível, portanto, utilizando essa característica do cristal, adicionando tensões alternadas em ambas as extremidades do cristal, o chip produzirá vibração mecânica e, ao mesmo tempo, produzirá campos elétricos alternados.No entanto, essa vibração e campo elétrico gerado pelo cristal são geralmente pequenos, mas enquanto estiver em uma determinada frequência, a amplitude aumentará significativamente, semelhante à ressonância do loop LC que nós, projetistas de circuitos, costumamos ver.

II.Classificação das oscilações do cristal (ativas e passivas)

① Oscilador de cristal passivo

O cristal passivo é um cristal, geralmente um dispositivo não polar de 2 pinos (alguns cristais passivos possuem um pino fixo sem polaridade).

O oscilador de cristal passivo geralmente precisa contar com o circuito de clock formado pelo capacitor de carga para gerar o sinal oscilante (sinal de onda senoidal).

② Oscilador de cristal ativo

Um oscilador de cristal ativo é um oscilador, geralmente com 4 pinos.O oscilador de cristal ativo não requer que o oscilador interno da CPU produza um sinal de onda quadrada.Uma fonte de alimentação de cristal ativa gera um sinal de clock.

O sinal do oscilador de cristal ativo é estável, a qualidade é melhor e o modo de conexão é relativamente simples, o erro de precisão é menor que o do oscilador de cristal passivo e o preço é mais caro que o oscilador de cristal passivo.

III.Parâmetros básicos do oscilador de cristal

Os parâmetros básicos do oscilador de cristal geral são: temperatura operacional, valor de precisão, capacitância correspondente, formato do pacote, frequência central e assim por diante.

A frequência central do oscilador de cristal: A escolha da frequência geral do cristal depende dos requisitos dos componentes de frequência, como o MCU geralmente é uma faixa, a maioria dos quais varia de 4M a dezenas de M.

Precisão da vibração do cristal: a precisão da vibração do cristal é geralmente ± 5PPM, ± 10PPM, ± 20PPM, ± 50PPM, etc., chips de relógio de alta precisão geralmente estão dentro de ± 5PPM, e o uso geral escolherá cerca de ± 20PPM.

A capacitância correspondente do oscilador de cristal: geralmente ajustando o valor da capacitância correspondente, a frequência central do oscilador de cristal pode ser alterada e, atualmente, este método é usado para ajustar o oscilador de cristal de alta precisão.

No sistema de circuito, a linha de sinal de clock de alta velocidade tem a prioridade mais alta.A linha do clock é um sinal sensível e, quanto maior a frequência, mais curta será a linha necessária para garantir que a distorção do sinal seja mínima.

Agora, em muitos circuitos, a frequência do clock do cristal do sistema é muito alta, então a energia de interferência nos harmônicos também é forte, os harmônicos serão derivados das duas linhas de entrada e saída, mas também da radiação espacial, o que também leva a se o layout da PCB do oscilador de cristal não for razoável, ele causará facilmente um forte problema de radiação parasita e, uma vez produzido, será difícil de resolver por outros métodos.Portanto, é muito importante para o oscilador de cristal e o layout da linha de sinal CLK quando a placa PCB é disposta.