Oscilatorul de cristal este cheia în proiectarea circuitului digital, de obicei în proiectarea circuitului, oscilatorul cu cristal este folosit ca inimă a circuitului digital, toată activitatea circuitului digital este inseparabilă de semnalul ceasului și doar oscilatorul cu cristal este butonul cheie. care controlează direct pornirea normală a întregului sistem, se poate spune că, dacă există un design de circuit digital, se poate vedea oscilatorul de cristal.

I. Ce este un oscilator cu cristal?

Oscilatorul de cristal se referă, în general, la două tipuri de oscilator cu cristal de cuarț și rezonator cu cristal de cuarț și poate fi, de asemenea, numit direct oscilator cu cristal. Ambele sunt realizate folosind efectul piezoelectric al cristalelor de cuarț.

Oscilatorul de cristal funcționează astfel: atunci când se aplică un câmp electric celor doi electrozi ai cristalului, cristalul va suferi o deformare mecanică și, dimpotrivă, dacă se aplică presiune mecanică la cele două capete ale cristalului, cristalul va produce un câmp electric. Acest fenomen este reversibil, deci 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 câmp electric generate de cristal sunt în general mici, dar atâta timp cât se află la o anumită frecvență, amplitudinea va fi crescută semnificativ, similar cu rezonanța buclei LC pe care noi designerii de circuite o vedem adesea.

II. Clasificarea oscilațiilor cristalului (active și pasive)

① Oscilator cu cristal pasiv

Cristalul pasiv este un cristal, în general un dispozitiv nepolar cu 2 pini (unele cristale pasive au un pin fix fără polaritate).

Oscilatorul cu cristal pasiv trebuie, în general, să se bazeze pe circuitul de ceas format de condensatorul de sarcină pentru a genera semnalul oscilant (semnal sinusoid).

② Oscilator cu cristal activ

Un oscilator cu cristal activ este un oscilator, de obicei cu 4 pini. Oscilatorul cu cristal activ nu necesită oscilatorul intern al procesorului pentru a produce un semnal cu undă pătrată. O sursă de alimentare cu cristal activ generează un semnal de ceas.

Semnalul oscilatorului cu 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 cu cristal pasiv, iar prețul este mai scump decât oscilatorul cu cristal pasiv.

III. Parametrii de bază ai oscilatorului cu cristal

Parametrii de bază ai oscilatorului cu cristal general sunt: ​​temperatura de funcționare, valoarea de precizie, capacitatea de potrivire, forma pachetului, frecvența miezului și așa mai departe.

Frecvența centrală a oscilatorului cu cristal: alegerea frecvenței generale a cristalului depinde de cerințele componentelor de frecvență, cum MCU este în general o gamă, dintre care majoritatea sunt de la 4M la zeci de M.

Precizia vibrației cristalului: acuratețea vibrației cristalului este în general de ±5PPM, ±10PPM, ±20PPM, ±50PPM etc., cipurile de ceas de înaltă precizie sunt în general în ±5PPM, iar utilizarea generală va alege aproximativ ±20PPM.

Capacitatea de potrivire a oscilatorului cu cristal: de obicei, prin ajustarea valorii capacității de potrivire, frecvența de bază a oscilatorului cu cristal poate fi modificată, iar în prezent, această metodă este utilizată pentru a regla oscilatorul cu cristal de înaltă precizie.

În sistemul de circuite, linia de semnal de ceas de mare viteză are cea mai mare prioritate. Linia de ceas este un semnal sensibil și, cu cât frecvența este mai mare, cu atât linia este mai scurtă pentru a se asigura că distorsiunea semnalului este minimă.

Acum, în multe circuite, frecvența ceasului de cristal a sistemului este foarte mare, astfel încât energia de interferență cu armonici este, de asemenea, puternică, armonicile vor fi derivate din două linii de intrare și de ieșire, dar și din radiația spațială, ceea ce duce și la dacă aspectul PCB al oscilatorului cu cristal nu este rezonabil, va cauza cu ușurință o problemă puternică de radiație rătăcită și, odată produs, este dificil de rezolvat prin alte metode. Prin urmare, este foarte important pentru structura oscilatorului cu cristal și a liniei de semnal CLK atunci când placa PCB este așezată.