Často porovnávame kryštálový oscilátor so srdcom digitálneho obvodu, pretože všetka práca digitálneho obvodu je neoddeliteľná od hodinového signálu a kryštalický oscilátor priamo riadi celý systém. Ak kryštálový oscilátor nefunguje, celý systém bude paralyzovaný, takže kryštálový oscilátor je predpokladom, aby digitálny obvod začal pracovať.
Kryštálový oscilátor, ako často hovoríme, je oscilátor kremenného kryštálu a rezonátor kremenného kryštálu. Obaja sú vyrobené z piezoelektrického účinku kremenných kryštálov. Aplikácia elektrického poľa na dve elektródy kremenného kryštálu spôsobuje mechanickú deformáciu kryštálu, zatiaľ čo používanie mechanického tlaku na obe strany spôsobuje, že sa v kryštáli vyskytuje elektrické pole. A oba tieto javy sú reverzibilné. Pomocou tejto vlastnosti sa nanáša striedavé napätie na obe strany kryštálu a oblátka mechanicky vibruje, ako aj generovanie striedavých elektrických polí. Tento druh vibrácií a elektrického poľa je vo všeobecnosti malý, ale pri určitej frekvencii sa amplitúda výrazne zvýši, čo je piezoelektrická rezonancia, podobná rezonancii LC Loop, ktorú bežne vidíme.
Ako srdcom digitálneho obvodu zohráva v inteligentných produktoch úlohu krištáľový oscilátor? Inteligentný dom, ako sú klimatizácia, záclony, zabezpečenie, monitorovanie a ďalšie produkty, všetky potrebujú bezdrôtový prenosový modul, sú cez Bluetooth, WiFi alebo Zigbee, modul z jedného konca na druhý koniec alebo priamo cez ovládací prvok mobilného telefónu a bezdrôtový modul je komponent, ktorý ovplyvňuje stabilitu celého systému, takže vyberte systém na použitie kryštálového Oscilátora. Určuje úspech alebo zlyhanie digitálnych obvodov.
Vzhľadom na dôležitosť kryštálového oscilátora v digitálnom obvode musíme byť opatrní pri používaní a navrhovaní:
1. V kryštálovom oscilátore sú kremenné kryštály, ktoré je ľahko spôsobené rozbitím kremenného kryštálu a poškodením, keď je vonkajší nápadok alebo spadnutý vonkajším, a potom nemožno vibrovať kryštálový oscilátor. Preto by sa pri návrhu obvodu mala brať do úvahy spoľahlivé inštalácie kryštálového oscilátora a jeho poloha by sa nemala byť v takom prípade blízko k okraju dosky a plášti zariadenia.
2. Venujte pozornosť teplote zvárania pri zváraní ručne alebo strojom. Vibrácie kryštálov sú citlivé na teplotu, teplota zvárania by nemala byť príliš vysoká a čas zahrievania by mal byť čo najkratší.
Primerané rozloženie kryštálového oscilátora môže potlačiť interferenciu systému žiarenia.
1. Popis problému
Produkt je poľná kamera, ktorá pozostáva z piatich častí vo vnútri: doska na riadenie jadra, doska senzorov, fotoaparátu, pamäťová karta SD a batéria. Shell je plastová škrupina a malá doska má iba dve rozhrania: externé napájacie rozhranie DC5V a rozhranie USB pre prenos údajov. Po testovaní ožarovania sa zistilo, že je tu problém s harmonickým šumom približne 33 MHz.
Pôvodné testovacie údaje sú nasledujúce:
2. Analyzujte problém
Táto štruktúra škrupiny produktu, plastová škrupina, nelietaný materiál, celý testovací kábel a kábel USB z plášťa, je to interferenčný frekvenčný bod vyžarovaný napájacím káblom a káblom USB? Preto sa na testovanie podniká nasledujúce kroky:
(1) Pridajte magnetický krúžok iba na napájací kábel, výsledky testu: zlepšenie nie je zrejmé;
(2) iba pridajte magnetický krúžok na kábel USB, výsledky testu: zlepšenie stále nie je zrejmé;
(3) Pridajte magnetický krúžok do kábla USB a napájacieho kábla, výsledky testu: Zlepšenie je zrejmé, celková frekvencia interferencie sa znížila.
Z vyššie uvedeného je zrejmé, že body frekvencie interferencie sú vyvedené z dvoch rozhraní, čo nie je problémom elektrického rozhrania alebo rozhrania USB, ale vnútorné interferenčné frekvenčné body spojené s týmito dvoma rozhraniami. Zachytenie iba jedného rozhrania nemôže problém vyriešiť.
Prostredníctvom merania blízkeho poľa sa zistilo, že kryštálový oscilátor 32,768 kHz z riadiacej dosky jadra generuje silné priestorové žiarenie, vďaka ktorému je okolité káble a GND spojené s 32,768 kHz harmonickým šumom, ktorý je potom spojený a vyžarovaný pomocou kábla USB a napájania. Problémy s oscilátorom Crystal sú spôsobené nasledujúcimi dvoma problémami:
(1) Vibrácie kryštálov sú príliš blízko k okraju dosky, čo je ľahké viesť k hluku ožarovania vibrácie kryštálov.
(2) Pod krištáľovým oscilátorom existuje signálna čiara, ktorá je ľahké viesť k harmonickému šumu oscilátora kryštálového kryštálu signálnej línie.
(3) Filtračný prvok je umiestnený pod kryštálový oscilátor a filtračný kondenzátor a zodpovedajúci odpor nie sú usporiadané podľa smeru signálu, čo zhoršuje filtračný účinok filtračného prvku.
3, riešenie
Podľa analýzy sa získajú nasledujúce protiopatrenia:
(1) Kapacita filtra a zodpovedajúci odpor kryštálu blízko čipu CPU sú prednostne umiestnené od okraja dosky;
(2) Nezabudnite, že nekĺzajte zem v oblasti umiestnenia kryštálov a projekčnej oblasti nižšie;
(3) Filtračná kapacita a zodpovedajúci odpor kryštálu sú usporiadané podľa smeru signálu a sú úhľadne umiestnené a kompaktné v blízkosti kryštálu;
(4) Kryštál je umiestnený v blízkosti čipu a čiara medzi nimi je čo najkratšia a najpriaznivejšia.
4. Záver
V súčasnosti je veľa systémov kryštálových oscilátorových hodín vysoké, harmonická energia interferencie je silná; Interferenčné harmonické sa nielen prenášajú zo vstupných a výstupných vedení, ale tiež vyžarujú z vesmíru. Ak usporiadanie nie je primerané, je ľahké spôsobiť silný problém s ožarovaním šumu a je ťažké vyriešiť iné metódy. Preto je veľmi dôležité pre usporiadanie kryštálového oscilátora a signálnej línie CLK v rozložení dosky DPS.
Poznámka o dizajne DPS krištáľového oscilátora
(1) Spojovací kondenzátor by mal byť čo najbližšie k napájaciemu kolíku kryštálového oscilátora. Poloha by mala byť umiestnená v poriadku: podľa smeru prítoku napájania by sa kondenzátor s najmenšou kapacitou mal umiestniť v poradí od najväčšieho po najmenší.
(2) Shell kryštálového oscilátora musí byť uzemnený, ktorý môže vyžarovať kryštálový oscilátor smerom von a môže tiež chrániť rušenie vonkajších signálov na kryštálovom oscilátore.
(3) Neskveďte pod kryštálový oscilátor, aby ste sa uistili, že podlaha je úplne zakrytá. Zároveň sa nepliečajte do 300 miliónov od kryštálového oscilátora, aby sa zabránilo zasahovaniu kryštálového oscilátora, ktorý interferuje s výkonom iných zapojenia, zariadení a vrstiev.
(4) Čiara hodinového signálu by mala byť čo najkratšia, čiara by mala byť širšia a rovnováha by sa mala nájsť v dĺžke zapojenia a mimo zdroja tepla.
(5) Kryštálový oscilátor by sa nemal umiestniť na okraj dosky DPS, najmä pri návrhu karty na doske.
