Kryštálový oscilátor je kľúčom v dizajne digitálnych obvodov, zvyčajne v dizajne obvodov sa kryštálový oscilátor používa ako srdce digitálneho obvodu, všetka práca digitálneho obvodu je neoddeliteľná od hodinového signálu a kľúčovým tlačidlom je iba kryštálový oscilátor. že priamo riadi normálny štart celého systému, dá sa povedať, že ak existuje digitálny obvodový návrh, vidí kryštálový oscilátor.
I. Čo je to kryštálový oscilátor?
Kryštálový oscilátor sa vo všeobecnosti vzťahuje na dva druhy kremenného kryštálového oscilátora a kremenného kryštálového rezonátora a môže sa tiež priamo nazývať kryštálový oscilátor. Oba sú vyrobené pomocou piezoelektrického efektu kryštálov kremeňa.
Kryštálový oscilátor funguje takto: keď sa na dve elektródy kryštálu aplikuje elektrické pole, kryštál podstúpi mechanickú deformáciu a naopak, ak na dva konce kryštálu pôsobí mechanický tlak, kryštál vytvorí elektrické pole. Tento jav je reverzibilný, takže použitím tejto charakteristiky kryštálu, pridaním striedavého napätia na oba konce kryštálu, čip vytvorí mechanické vibrácie a súčasne vytvorí striedavé elektrické polia. Táto vibrácia a elektrické pole generované kryštálom je však vo všeobecnosti malé, ale pokiaľ je na určitej frekvencii, amplitúda sa výrazne zvýši, podobne ako pri rezonancii LC slučky, ktorú často vidíme my, návrhári obvodov.
II. Klasifikácia kryštálových oscilácií (aktívne a pasívne)
① Pasívny kryštálový oscilátor
Pasívny kryštál je kryštál, vo všeobecnosti 2-kolíkové nepolárne zariadenie (niektoré pasívne kryštály majú pevný kolík bez polarity).
Pasívny kryštálový oscilátor sa vo všeobecnosti potrebuje spoliehať na hodinový obvod vytvorený zaťažovacím kondenzátorom na generovanie oscilačného signálu (sínusový signál).
② Aktívny kryštálový oscilátor
Aktívny kryštálový oscilátor je oscilátor, zvyčajne so 4 kolíkmi. Aktívny kryštálový oscilátor nevyžaduje interný oscilátor CPU na vytvorenie štvorcového signálu. Aktívny kryštálový zdroj generuje hodinový signál.
Signál aktívneho kryštálového oscilátora je stabilný, kvalita je lepšia a režim pripojenia je relatívne jednoduchý, chyba presnosti je menšia ako chyba pasívneho kryštálového oscilátora a cena je drahšia ako pasívny kryštálový oscilátor.
III. Základné parametre kryštálového oscilátora
Základné parametre všeobecného kryštálového oscilátora sú: prevádzková teplota, hodnota presnosti, zodpovedajúca kapacita, forma balenia, frekvencia jadra atď.
Frekvencia jadra kryštálového oscilátora: Voľba všeobecnej frekvencie kryštálu závisí od požiadaviek frekvenčných komponentov, keďže MCU je vo všeobecnosti rozsah, z ktorých väčšina je od 4M do desiatok M.
Presnosť kryštálových vibrácií: presnosť kryštálových vibrácií je vo všeobecnosti ±5PPM, ±10PPM, ±20PPM, ±50PPM atď., vysoko presné hodinové čipy sú vo všeobecnosti v rozmedzí ±5PPM a všeobecné použitie si vyberie približne ±20PPM.
Prispôsobovacia kapacita kryštálového oscilátora: zvyčajne úpravou hodnoty zodpovedajúcej kapacity je možné zmeniť jadrovú frekvenciu kryštálového oscilátora av súčasnosti sa táto metóda používa na nastavenie vysoko presného kryštálového oscilátora.
V obvodovom systéme má vysokorýchlostné hodinové signálne vedenie najvyššiu prioritu. Hodinová linka je citlivý signál a čím vyššia je frekvencia, tým kratšia linka je potrebná, aby sa zabezpečilo minimálne skreslenie signálu.
Teraz v mnohých obvodoch je frekvencia kryštálových hodín systému veľmi vysoká, takže energia interferencie s harmonickými je tiež silná, harmonické budú odvodené zo vstupných a výstupných dvoch vedení, ale aj z vesmírneho žiarenia, čo tiež vedie k ak nie je rozloženie dosky plošných spojov kryštálového oscilátora rozumné, ľahko spôsobí problém so silným rozptýleným žiarením a keď sa raz vyrobí, je ťažké ho vyriešiť inými metódami. Preto je pre kryštálový oscilátor a rozloženie signálovej linky CLK veľmi dôležité, keď je rozložená doska PCB.