Мы часто сравниваем кварцевый генератор с сердцем цифровой схемы, поскольку вся работа цифровой схемы неотделима от тактового сигнала, а кварцевый генератор напрямую управляет всей системой. Если кварцевый генератор не работает, вся система будет парализована, поэтому кварцевый генератор является необходимым условием для начала работы цифровой схемы.

Кварцевый генератор, как мы часто говорим, представляет собой кварцевый генератор и кварцевый резонатор. Оба они созданы за счет пьезоэлектрического эффекта кристаллов кварца. Приложение электрического поля к двум электродам кристалла кварца вызывает механическую деформацию кристалла, тогда как приложение механического давления к обеим сторонам вызывает возникновение электрического поля в кристалле. И оба эти явления обратимы. Благодаря этому свойству к обеим сторонам кристалла подаются переменные напряжения, и пластина механически вибрирует, а также генерирует переменные электрические поля. Этот вид вибрации и электрического поля обычно невелик, но на определенной частоте амплитуда будет значительно увеличиваться, что представляет собой пьезоэлектрический резонанс, аналогичный резонансу LC-петли, который мы обычно видим.

Какую роль кварцевый генератор играет в интеллектуальных продуктах, являясь сердцем цифровой схемы? Умный дом, такой как кондиционер, шторы, системы безопасности, мониторинга и другие продукты, всем нужен модуль беспроводной передачи, они через протокол Bluetooth, WIFI или ZIGBEE, модуль с одного конца на другой конец или непосредственно через управление мобильным телефоном, и Беспроводной модуль является основным компонентом, влияющим на стабильность всей системы, поэтому выберите систему, в которой будет использоваться кварцевый генератор. Определяет успех или неудачу цифровых схем.

Из-за важности кварцевого генератора в цифровой схеме нам необходимо соблюдать осторожность при использовании и проектировании:

1. В кварцевом генераторе имеются кристаллы кварца, которые легко вызывают поломку и повреждение кристаллов кварца при ударе или падении снаружи, и тогда кварцевый генератор не может вибрировать. Поэтому при проектировании схемы следует учитывать надежную установку кварцевого генератора, а его положение не должно быть максимально близким к краю пластины и корпусу оборудования.

2. Обратите внимание на температуру сварки при ручной или машинной сварке. Вибрация кристалла чувствительна к температуре, температура сварки не должна быть слишком высокой, а время нагрева должно быть как можно более коротким.

Разумная компоновка кварцевого генератора может подавить радиационные помехи системы.

1. Описание проблемы

Продукт представляет собой полевую камеру, которая состоит из пяти внутренних частей: основной платы управления, сенсорной платы, камеры, карты памяти SD и аккумулятора. Корпус представляет собой пластиковый корпус, а небольшая плата имеет только два интерфейса: интерфейс внешнего питания постоянного тока 5 В и интерфейс USB для передачи данных. После радиационного испытания было обнаружено, что существует проблема с излучением гармонического шума частотой около 33 МГц.

Исходные данные испытаний следующие:

2. Проанализируйте проблему

Корпус этого продукта имеет пластиковую оболочку, неэкранирующий материал, весь тестовый шнур питания и USB-кабель из корпуса, это точка частоты помех, излучаемая шнуром питания и USB-кабелем? Поэтому для проверки предпринимаются следующие шаги:

(1) Добавляйте магнитное кольцо только на шнур питания. Результаты испытаний: улучшение не очевидно;

(2) Добавьте только магнитное кольцо на USB-кабель, результаты испытаний: улучшение все еще не очевидно;

(3) Добавьте магнитное кольцо к USB-кабелю и шнуру питания. Результаты испытаний: улучшение очевидно, общая частота помех снизилась.

Из вышеизложенного видно, что точки частоты помех выводятся из двух интерфейсов, что является проблемой не интерфейса питания или интерфейса USB, а точек частоты внутренних помех, связанных с двумя интерфейсами. Экранирование только одного интерфейса не может решить проблему.

Путем измерений в ближнем поле обнаружено, что кварцевый генератор с частотой 32,768 кГц на основной плате управления генерирует сильное пространственное излучение, которое создает окружающие кабели и заземление, связанные с гармоническим шумом частотой 32,768 кГц, который затем соединяется и излучается через интерфейсный USB-кабель и шнур питания. Проблемы кварцевого генератора вызваны следующими двумя проблемами:

(1) Вибрация кристалла находится слишком близко к краю пластины, что легко приводит к радиационному шуму вибрации кристалла.

(2) Под кварцевым генератором находится сигнальная линия, которая легко приводит к гармоническому шуму кварцевого генератора, соединяющего сигнальную линию.

(3) Фильтрующий элемент расположен под кварцевым генератором, а конденсатор фильтра и согласующее сопротивление расположены не в соответствии с направлением сигнала, что ухудшает фильтрующий эффект фильтрующего элемента.

3, решение

По результатам анализа получены следующие меры противодействия:

(1) Емкость фильтра и согласующее сопротивление кристалла, расположенного рядом с микросхемой ЦП, предпочтительно размещаются вдали от края платы;

(2) Не забывайте закладывать землю в области размещения кристалла и области проекции ниже;

(3) Емкость фильтра и согласующее сопротивление кристалла расположены в соответствии с направлением сигнала и аккуратно и компактно расположены рядом с кристаллом;

(4) Кристалл располагается рядом с чипом, а линия между ними должна быть как можно более короткой и прямой.

4. Заключение

В настоящее время тактовая частота кварцевого генератора многих систем высока, энергия гармоник помех сильна; Гармоники помех не только передаются по входным и выходным линиям, но и излучаются из космоса. Если планировка неразумна, легко вызвать сильную проблему шумового излучения, и ее трудно решить другими методами. Поэтому это очень важно для расположения кварцевого генератора и сигнальной линии CLK на печатной плате.

Примечание по конструкции печатной платы кварцевого генератора.

(1) Конденсатор связи должен быть расположен как можно ближе к выводу питания кварцевого генератора. Позиции следует располагать по порядку: в зависимости от направления подачи питания конденсатор с наименьшей емкостью следует располагать в порядке от наибольшего к наименьшему.

(2) Корпус кварцевого генератора должен быть заземлен, что может излучать кварцевый генератор наружу, а также экранировать помехи внешних сигналов на кварцевом генераторе.

(3) Не прокладывайте провод под кварцевым генератором, чтобы полностью закрыть пол. В то же время не подключайте провода на расстоянии менее 300 мил от кварцевого генератора, чтобы предотвратить влияние кварцевого генератора на работу других проводов, устройств и слоев.

(4) Линия тактового сигнала должна быть как можно короче, линия должна быть шире, а баланс должен быть найден в длине проводки и вдали от источника тепла.

(5) Кварцевый генератор не следует размещать на краю печатной платы, особенно в конструкции платы.