Често упоређујемо кристални осцилатор са срцем дигиталног кола, јер је сав рад дигиталног кола неодвојив од сигнала сата, а кристални осцилатор директно контролише цео систем. Ако кристални осцилатор не ради, цео систем ће бити парализован, тако да је кристални осцилатор предуслов да дигитално коло почне да ради.

Кристални осцилатор, како често кажемо, је кварцни кристални осцилатор и кварцни кристални резонатор. Оба су направљена од пиезоелектричног ефекта кристала кварца. Примена електричног поља на две електроде кварцног кристала изазива механичку деформацију кристала, док примена механичког притиска на обе стране изазива појаву електричног поља у кристалу. И оба ова феномена су реверзибилна. Користећи ово својство, наизменични напони се примењују на обе стране кристала и плочица вибрира механички, као и ствара наизменична електрична поља. Ова врста вибрација и електричног поља су генерално мали, али на одређеној фреквенцији, амплитуда ће се значајно повећати, што је пиезоелектрична резонанца, слична резонанцији ЛЦ петље коју обично видимо.

Као срце дигиталног кола, како кристални осцилатор игра улогу у паметним производима? Паметни дом, као што су клима уређаји, завесе, безбедност, надзор и други производи, свима је потребан модул за бежични пренос, преко Блуетоотх, ВИФИ или ЗИГБЕЕ протокола, модул са једног краја на други крај, или директно преко контроле мобилног телефона, и бежични модул је основна компонента, која утиче на стабилност целог система, па изаберите систем да користите кристални осцилатор. Одређује успех или неуспех дигиталних кола.

Због важности кристалног осцилатора у дигиталном колу, морамо бити пажљиви када користимо и дизајнирамо:

1. У кристалном осцилатору постоје кристали кварца, који лако могу изазвати лом и оштећење кварцног кристала када га споља удари или испусти, а тада кристални осцилатор не може да вибрира. Стога, поуздану инсталацију кристалног осцилатора треба узети у обзир у дизајну кола, а његов положај не би требало да буде што је могуће ближе ивици плоче и кућишта опреме.

2. Обратите пажњу на температуру заваривања када заварите ручно или машином. Вибрације кристала су осетљиве на температуру, температура заваривања не би требало да буде превисока, а време загревања треба да буде што је могуће краће.

Разуман распоред кристалног осцилатора може потиснути интерференцију зрачења система.

1. Опис проблема

Производ је теренска камера, која се састоји од пет делова унутар: језгра контролне плоче, сензорске плоче, камере, СД меморијске картице и батерије. Шкољка је пластична, а мала плоча има само два интерфејса: ДЦ5В спољни интерфејс за напајање и УСБ интерфејс за пренос података. Након радијационог теста, установљено је да постоји проблем са зрачењем хармонског шума од око 33МХз.

Оригинални подаци теста су следећи:

2. Анализирајте проблем

Пластична шкољка овог производа са структуром, материјал без заштите, цео кабл за напајање и УСБ кабл су ван кућишта, да ли је то тачка фреквенције интерференције коју емитују кабл за напајање и УСБ кабл? Због тога се предузимају следећи кораци за тестирање:

(1) Додајте магнетни прстен само на кабл за напајање, резултати теста: побољшање није очигледно;

(2) Додајте само магнетни прстен на УСБ кабл, резултати теста: побољшање још увек није очигледно;

(3) Додајте магнетни прстен и УСБ каблу и каблу за напајање, резултати теста: побољшање је очигледно, укупна фреквенција сметњи је смањена.

Из наведеног се може видети да се тачке фреквенције интерференције изводе из два интерфејса, што није проблем интерфејса за напајање или УСБ интерфејса, већ интерферентних тачака фреквенције интерференције спојених на два интерфејса. Заштита само једног интерфејса не може решити проблем.

Кроз мерење блиског поља, откривено је да кристални осцилатор од 32,768 КХз са контролне плоче језгра генерише јако просторно зрачење, што ствара околне каблове и ГНД повезан хармонички шум од 32,768 КХз, који се затим спаја и емитује преко УСБ кабла интерфејса и струјни кабл. Проблеми кристалног осцилатора су узроковани следећа два проблема:

(1) Вибрација кристала је преблизу ивици плоче, што је лако довести до буке зрачења кристалне вибрације.

(2) Испод кристалног осцилатора налази се сигнална линија, што је лако довести до хармонијског шума кристалног осцилатора који спаја сигналну линију.

(3) Филтерски елемент је постављен испод кристалног осцилатора, а филтерски кондензатор и одговарајући отпор нису распоређени према правцу сигнала, што погоршава ефекат филтрирања филтерског елемента.

3, решење

Анализом се добијају следеће контрамере:

(1) Капацитивност филтера и одговарајући отпор кристала у близини ЦПУ чипа су пожељно удаљени од ивице плоче;

(2) Имајте на уму да не постављате тло у подручју постављања кристала и подручју пројекције испод;

(3) Капацитивност филтера и одговарајући отпор кристала су распоређени у складу са смером сигнала и постављени уредно и компактно близу кристала;

(4) Кристал је постављен близу чипа, а линија између њих је што је могуће краћа и равна.

4. Закључак

Данас је фреквенција такта кристалног осцилатора у многим системима висока, енергија хармоника интерференције је јака; Хармоници интерференције се не преносе само са улазних и излазних линија, већ и зраче из свемира. Ако распоред није разуман, лако је изазвати јак проблем зрачења буке, а тешко га је решити другим методама. Због тога је веома важно за распоред кристалног осцилатора и ЦЛК сигналне линије у распореду ПЦБ плоче.

Напомена о дизајну ПЦБ кристалног осцилатора

(1) Спојни кондензатор треба да буде што је могуће ближе пину за напајање кристалног осцилатора. Положај треба поставити по реду: према смеру дотока напајања, кондензатор најмањег капацитета треба поставити редом од највећег до најмањег.

(2) Оклоп кристалног осцилатора мора бити уземљен, који може зрачити кристални осцилатор напоље, а такође може заштитити интерференцију спољашњих сигнала на кристалном осцилатору.

(3) Немојте спајати жице испод кристалног осцилатора како бисте били сигурни да је под потпуно прекривен. У исто време, немојте повезивати жице унутар 300 мил. од кристалног осцилатора, како бисте спречили да кристални осцилатор омета перформансе других ожичења, уређаја и слојева.

(4) Линија тактног сигнала треба да буде што је могуће краћа, линија треба да буде шира, а равнотежу треба пронаћи у дужини ожичења и даље од извора топлоте.

(5) Кристални осцилатор не треба постављати на ивицу ПЦБ плоче, посебно у дизајну картице.