Oscilatorul de cristal este cheia proiectării circuitului digital, de obicei în proiectarea circuitului, oscilatorul de cristal este utilizat ca inima circuitului digital, toată munca circuitului digital este inseparabilă de la semnalul ceasului, iar doar oscilatorul de cristal este butonul cheie care controlează direct pornirea normală a întregului sistem, se poate spune că dacă există un design digital al circuitului poate vedea oscilatorul de cristal.
I. Ce este un oscilator de cristal?
Oscilatorul de cristal se referă, în general, la două tipuri de oscilator de cristal de cuarț și rezonator de cristal de cuarț și poate fi, de asemenea, numit direct oscilator de cristal. Ambele sunt realizate folosind efectul piezoelectric al cristalelor de cuarț.
Oscilatorul de cristal funcționează astfel: atunci când un câmp electric este aplicat celor doi electrozi ai cristalului, cristalul va suferi o deformare mecanică, iar dimpotrivă, dacă se aplică presiunea mecanică pe cele două capete ale cristalului, cristalul va produce un câmp electric. Acest fenomen este reversibil, astfel încât folosind această caracteristică a cristalului, adăugând tensiuni alternative la ambele capete ale cristalului, cipul va produce vibrații mecanice și, în același timp, va produce câmpuri electrice alternative. Cu toate acestea, această vibrație și câmpul electric generat de cristal sunt în general mici, dar atâta timp cât este la o anumită frecvență, amplitudinea va fi semnificativ crescută, similară cu rezonanța buclei LC pe care proiectanții de circuit le vedem adesea.
Ii. Clasificarea oscilațiilor de cristal (activ și pasiv)
① Oscilator de cristal pasiv
Cristalul pasiv este un cristal, în general, un dispozitiv non-polar de 2 pini (un anumit cristal pasiv are un știft fix fără polaritate).
Oscilatorul de cristal pasiv, în general, trebuie să se bazeze pe circuitul de ceas format de condensatorul de încărcare pentru a genera semnalul oscilant (semnalul de undă sinusoidală).
② Oscilator de cristal activ
Un oscilator de cristal activ este un oscilator, de obicei cu 4 pini. Oscilatorul activ de cristal nu necesită oscilatorul intern al procesorului pentru a produce un semnal cu undă pătrată. O sursă de alimentare activă de cristal generează un semnal de ceas.
Semnalul oscilatorului de cristal activ este stabil, calitatea este mai bună, iar modul de conectare este relativ simplu, eroarea de precizie este mai mică decât cea a oscilatorului de cristal pasiv, iar prețul este mai scump decât oscilatorul de cristal pasiv.
Iii. Parametri de bază ai oscilatorului de cristal
Parametrii de bază ai oscilatorului de cristal general sunt: temperatura de funcționare, valoarea de precizie, capacitatea de potrivire, forma pachetului, frecvența miezului și așa mai departe.
Frecvența de bază a oscilatorului de cristal: alegerea frecvenței generale de cristal depinde de cerințele componentelor de frecvență, cum ar fi MCU este, în general, o gamă, majoritatea fiind de la 4 m la zeci de M.
Precizia vibrațiilor de cristal: Precizia vibrațiilor de cristal este, în general, ± 5 ppm, ± 10ppm, ± 20ppm, ± 50 ppm etc.
Capacitatea de potrivire a oscilatorului de cristal: de obicei prin reglarea valorii capacității de potrivire, frecvența de miez a oscilatorului de cristal poate fi modificată, iar în prezent, această metodă este utilizată pentru a regla oscilatorul de cristal de înaltă precizie.
În sistemul de circuit, linia de semnal de ceas de mare viteză are cea mai mare prioritate. Linia de ceas este un semnal sensibil, iar cu cât este mai mare frecvența, cu atât linia este mai scurtă este necesară pentru a se asigura că distorsiunea semnalului este minimă.
Acum, în multe circuite, frecvența de ceas de cristal a sistemului este foarte mare, astfel încât energia de a interfera cu armonicele este, de asemenea, puternică, armonicele va fi derivată din intrare și ieșire a două linii, dar și din radiațiile spațiale, ceea ce duce și la aspectul PCB al oscilatorului de cristal, nu este rezonabil, ci va provoca cu ușurință o altă problemă de radiație de strat și odată produsă, este dificil de rezolvat prin alte metode. Prin urmare, este foarte important pentru aspectul oscilatorului de cristal și al liniei de semnal CLK atunci când placa PCB este prevăzută.