Кварцевый генератор является ключевым моментом в проектировании цифровых схем, обычно в схемотехнике кварцевый генератор используется в качестве сердца цифровой схемы, вся работа цифровой схемы неотделима от тактового сигнала, и только кварцевый генератор является ключевой кнопкой. что непосредственно контролирует нормальный запуск всей системы, можно сказать, что при наличии цифровой схемы можно увидеть кварцевый генератор.

I. Что такое кварцевый генератор?

Кварцевый генератор обычно относится к двум типам кварцевого генератора и кварцевого резонатора, а также может напрямую называться кварцевым генератором. Оба изготовлены с использованием пьезоэлектрического эффекта кристаллов кварца.

Кварцевый генератор работает следующим образом: при приложении электрического поля к двум электродам кристалла кристалл будет подвергаться механической деформации, и наоборот, если к двум концам кристалла приложить механическое давление, кристалл будет производить электрическое поле. Это явление обратимо, поэтому, используя эту характеристику кристалла, добавляя переменные напряжения к обоим концам кристалла, чип будет производить механическую вибрацию и в то же время создавать переменные электрические поля. Однако эта вибрация и электрическое поле, генерируемые кристаллом, обычно невелики, но пока они имеют определенную частоту, амплитуда будет значительно увеличена, подобно резонансу LC-петли, который мы часто видим схемотехниками.

II. Классификация кристаллических колебаний (активные и пассивные)

① Пассивный кварцевый генератор

Пассивный кристалл — это кристалл, обычно 2-контактное неполярное устройство (некоторые пассивные кристаллы имеют фиксированный контакт без полярности).

Пассивный кварцевый генератор обычно должен полагаться на тактовую схему, образованную нагрузочным конденсатором, для генерации колебательного сигнала (синусоидального сигнала).

② Активный кварцевый генератор

Активный кварцевый генератор — это генератор, обычно с 4 выводами. Активный кварцевый генератор не требует внутреннего генератора ЦП для создания прямоугольного сигнала. Активный источник питания кристалла генерирует тактовый сигнал.

Сигнал активного кварцевого генератора стабилен, качество лучше, режим подключения относительно прост, погрешность точности меньше, чем у пассивного кварцевого генератора, а цена дороже, чем у пассивного кварцевого генератора.

III. Основные параметры кварцевого генератора

Основными параметрами обычного кварцевого генератора являются: рабочая температура, значение точности, согласующая емкость, форма корпуса, частота ядра и так далее.

Основная частота кварцевого генератора: выбор общей частоты кварцевого генератора зависит от требований к частотным компонентам, например, MCU обычно имеет диапазон, большинство из которых составляют от 4 М до десятков М.

Точность вибрации кристалла: точность вибрации кристалла обычно составляет ± 5 PPM, ± 10 PPM, ± 20 PPM, ± 50 PPM и т. д., высокоточные часы обычно находятся в пределах ± 5 PPM, а общее использование будет выбирать около ± 20 PPM.

Согласующая емкость кварцевого генератора: обычно путем регулировки значения согласующей емкости можно изменить частоту ядра кварцевого генератора, и в настоящее время этот метод используется для настройки высокоточного кварцевого генератора.

В схемной системе высокоскоростная линия тактового сигнала имеет наивысший приоритет. Линия синхронизации является чувствительным сигналом, и чем выше частота, тем короче линия требуется, чтобы искажения сигнала были минимальными.

Сейчас во многих схемах тактовая частота системы очень высока, поэтому энергия помех гармоникам также велика, гармоники будут получены из двух входных и выходных линий, а также из космического излучения, что также приводит к Если компоновка печатной платы кварцевого генератора нерациональна, это легко вызовет сильную проблему рассеянного излучения, и после ее изготовления ее будет трудно решить другими методами. Поэтому очень важно для расположения кварцевого генератора и сигнальной линии CLK при расположении печатной платы.