Adesea comparăm oscilatorul de cristal cu inima circuitului digital, deoarece toată munca circuitului digital este inseparabilă de semnalul ceasului, iar oscilatorul de cristal controlează direct întregul sistem. Dacă oscilatorul de cristal nu funcționează, întregul sistem va fi paralizat, astfel încât oscilatorul de cristal este prealabil pentru ca circuitul digital să înceapă să funcționeze.

Oscilatorul de cristal, așa cum spunem deseori, este un oscilator de cristal de cuarț și un rezonator de cristal de cuarț. Ambele sunt realizate din efectul piezoelectric al cristalelor de cuarț. Aplicarea unui câmp electric la cei doi electrozi ai unui cristal de cuarț determină deformarea mecanică a cristalului, în timp ce aplicarea presiunii mecanice pe ambele părți determină să apară un câmp electric în cristal. Și ambele fenomene sunt reversibile. Folosind această proprietate, tensiunile alternative sunt aplicate pe ambele părți ale cristalului, iar placa vibrează mecanic, precum și generarea de câmpuri electrice alternative. Acest tip de vibrații și câmp electric sunt în general mici, dar la o anumită frecvență, amplitudinea va fi semnificativ crescută, ceea ce este rezonanță piezoelectrică, similar cu rezonanța buclei LC pe care o vedem în mod obișnuit.

Ca inima circuitului digital, cum joacă un rol de oscilator de cristal un rol în produsele inteligente? O casă inteligentă, cum ar fi aer condiționat, perdele, securitate, monitorizare și alte produse, toate au nevoie de modul de transmisie wireless, prin intermediul protocolului Bluetooth, WiFi sau Zigbee, modulul de la un capăt până la celălalt capăt sau direct prin controlul telefonului mobil, iar modulul wireless este componenta de bază, afectând stabilitatea întregului sistem, astfel încât să alegeți sistemul pentru a utiliza oscilatorul de cristal. Determină succesul sau eșecul circuitelor digitale.

Datorită importanței oscilatorului de cristal în circuitul digital, trebuie să fim atenți atunci când folosim și proiectăm:

1. Există cristale de cuarț în oscilatorul de cristal, ceea ce este ușor de provocat ruperea cristalului de cuarț și deteriorarea atunci când este afectat sau aruncat de exterior, iar atunci oscilatorul de cristal nu poate fi vibrat. Prin urmare, instalarea fiabilă a oscilatorului de cristal ar trebui să fie luată în considerare în proiectarea circuitului, iar poziția acestuia nu ar trebui să fie aproape de marginea plăcii și de coajă de echipament pe cât posibil.

2. Acordați atenție temperaturii de sudare la sudare cu mâna sau mașina. Vibrațiile de cristal este sensibilă la temperatură, temperatura de sudare nu ar trebui să fie prea mare, iar timpul de încălzire ar trebui să fie cât mai scurt.

Dispunerea rezonabilă a oscilatorului de cristal poate suprima interferența de radiații ale sistemului.

1. Descrierea problemei

Produsul este o cameră de câmp, care constă din cinci părți în interior: placă de control core, placă de senzori, cameră, card de memorie SD și baterie. Shell -ul este coajă de plastic, iar placa mică are doar două interfețe: DC5V interfață de putere externă și interfață USB pentru transmisia datelor. După testul de radiații, se constată că există aproximativ 33 MHz o problemă de radiații armonice de zgomot.

Datele de testare originale sunt următoarele:

2. Analizați problema

Această coajă de coajă a produsului cochilie din plastic, material care nu este protejat, întregul test doar cablul de alimentare și cablul USB din coajă, este punctul de frecvență de interferență este radiat de cablul de alimentare și cablul USB? Prin urmare, sunt făcuți următorii pași pentru testare:

(1) Adăugați inel magnetic doar pe cablul de alimentare, rezultatele testelor: îmbunătățirea nu este evidentă;

(2) Adăugați doar inel magnetic pe cablul USB, rezultatele testelor: Îmbunătățirea nu este încă evidentă;

(3) Adăugați inel magnetic atât la cablu USB, cât și la cablul de alimentare, rezultatele testelor: îmbunătățirea este evidentă, frecvența generală a interferenței a scăzut.

Din cele de mai sus se poate observa că punctele de frecvență de interferență sunt scoase din cele două interfețe, ceea ce nu este problema interfeței de putere sau a interfeței USB, ci a punctelor de frecvență de interferență internă cuplate la cele două interfețe. Scutirea unei singure interfețe nu poate rezolva problema.

Prin măsurarea câmpului aproape, se constată că un oscilator de cristal de 32,768kHz de la placa de control a miezului generează radiații spațiale puternice, ceea ce face ca cablurile înconjurătoare și GND să se cupleze 32.768kHz zgomot armonic, care este apoi cuplat și radiat prin interfața cablu USB și cablul de alimentare. Problemele oscilatorului de cristal sunt cauzate de următoarele două probleme:

(1) Vibrația de cristal este prea aproape de marginea plăcii, ceea ce este ușor de dus la zgomotul de radiații de vibrație a cristalului.

(2) Există o linie de semnal sub oscilatorul de cristal, care este ușor de dus la zgomotul armonic al oscilatorului de cristal de cuplare a liniei de semnal.

(3) Elementul de filtru este plasat sub oscilatorul de cristal, iar condensatorul filtrului și rezistența la potrivire nu sunt aranjate în funcție de direcția semnalului, ceea ce face ca efectul de filtrare al elementului de filtru să fie mai grav.

3, soluția

Conform analizei, se obțin următoarele contramăsuri:

(1) Capacitatea filtrului și rezistența la potrivire a cristalului aproape de cipul procesorului sunt așezate preferențial departe de marginea plăcii;

(2) nu uitați să nu puneți teren în zona de plasare a cristalului și în zona de proiecție de mai jos;

(3) Capacitatea filtrului și rezistența la potrivire a cristalului sunt aranjate în funcție de direcția semnalului și sunt plasate perfect și compacte în apropierea cristalului;

(4) Cristalul este plasat în apropierea cipului, iar linia dintre cele două este cât mai scurtă și dreaptă.

4. Concluzie

În prezent, multe sisteme Frecvența ceasului oscilatorului de cristal este ridicată, energia armonică de interferență este puternică; Harmonicile interferențelor nu sunt transmise numai din liniile de intrare și ieșire, ci și radiate din spațiu. Dacă aspectul nu este rezonabil, este ușor să provocați o problemă puternică de radiații de zgomot și este dificil de rezolvat prin alte metode. Prin urmare, este foarte important pentru aspectul oscilatorului de cristal și al liniei de semnal CLK în aspectul plăcii PCB.

Notă despre proiectarea PCB a oscilatorului de cristal

(1) Condensatorul de cuplare ar trebui să fie cât mai aproape de știftul de alimentare al oscilatorului de cristal. Poziția ar trebui să fie plasată în ordine: în funcție de direcția de intrare a sursei de alimentare, condensatorul cu cea mai mică capacitate ar trebui să fie plasat în ordine de la cea mai mare la cea mai mică.

(2) Învelișul oscilatorului de cristal trebuie să fie împământat, care poate radia oscilatorul de cristal spre exterior și poate proteja, de asemenea, interferența semnalelor externe de pe oscilatorul de cristal.

(3) Nu conectați sub oscilatorul de cristal pentru a vă asigura că podeaua este complet acoperită. În același timp, nu conectați la o oscilator de cristal, pentru a împiedica oscilatorul de cristal să interfereze cu performanța altor cabluri, dispozitive și straturi.

(4) Linia semnalului de ceas ar trebui să fie cât mai scurtă, linia ar trebui să fie mai largă, iar echilibrul ar trebui să se găsească în lungimea cablului și departe de sursa de căldură.

(5) Oscilatorul de cristal nu ar trebui să fie plasat pe marginea plăcii PCB, în special în proiectarea cărții de bord.