Vi jämför ofta kristalloscillatorn med hjärtat av den digitala kretsen, eftersom allt arbete med den digitala kretsen är oskiljbar från klocksignalen, och kristalloscillatorn styr direkt hela systemet. Om kristalloscillatorn inte fungerar kommer hela systemet att förlamas, så kristalloscillatorn är förutsättningen för att den digitala kretsen ska börja fungera.

Crystal Oscillator är, som vi ofta säger, en kvartskristalloscillator och en kvartskristallresonator. De är båda gjorda av den piezoelektriska effekten av kvartskristaller. Att applicera ett elektriskt fält på de två elektroderna i en kvartskristall orsakar mekanisk deformation av kristallen, medan applicering av mekaniskt tryck på båda sidor får ett elektriskt fält att uppstå i kristallen. Och båda dessa fenomen är reversibla. Med hjälp av den här egenskapen appliceras växlande spänningar på båda sidor av kristallen och skivan vibrerar mekaniskt, samt genererar växlande elektriska fält. Denna typ av vibrationer och elektriska fält är i allmänhet små, men vid en viss frekvens kommer amplituden att ökas avsevärt, vilket är piezoelektrisk resonans, liknande LC -slingresonansen som vi vanligtvis ser.

Hur spelar Crystal Oscillator som hjärtat i den digitala kretsen? Smart hem som luftkonditionering, gardiner, säkerhet, övervakning och andra produkter, alla behöver trådlös överföringsmodul, de genom Bluetooth, WiFi eller Zigbee -protokollet, modulen från ena änden till den andra änden, eller direkt genom mobiltelefonkontrollen och Den trådlösa modulen är kärnkomponenten som påverkar stabiliteten i hela systemet, så välj systemet för att använda kristalloscillatorn. Bestämmer framgången eller misslyckandet med digitala kretsar.

På grund av vikten av kristalloscillator i digital krets måste vi vara försiktiga när vi använder och designar:

1. Det finns kvartskristaller i kristalloscillatorn, vilket är lätt att orsaka kvartskristallbrott och skada när det påverkas eller tappas av utsidan, och då kan kristalloscillatorn inte vibreras. Därför bör den pålitliga installationen av kristalloscillatorn övervägas vid utformningen av kretsen, och dess position bör inte vara nära plattkanten och utrustningsskalet så långt som möjligt.

2. Var uppmärksam på svetstemperaturen vid svetsning för hand eller maskin. Kristallvibration är känslig för temperaturen, svetsningstemperaturen bör inte vara för hög och uppvärmningstiden bör vara så kort som möjligt.

Rimlig kristalloscillatorlayout kan undertrycka systemstrålningsstörningen.

1. Problembeskrivning

Produkten är en fältkamera, som består av fem delar inuti: Core Control Board, Sensor Board, Camera, SD Memory Card and Battery. Skalet är plastskal, och det lilla kortet har bara två gränssnitt: DC5V externt kraftgränssnitt och USB -gränssnitt för dataöverföring. Efter strålningstestet har det visat sig att det finns cirka 33 MHz harmoniska brusstrålningsproblem.

De ursprungliga testdata är följande:

2. Analysera problemet

Denna produktskalstruktur Plastskal, icke-skyddande material, hela testet endast nätkabel och USB-kabel ur skalet, är det störningsfrekvenspunkten strålas av nätsladden och USB-kabeln? Därför vidtas följande steg för att testa:

(1) tillsätt magnetisk ring endast på nätsladden, testresultat: förbättringen är inte uppenbar;

(2) Tillsätt bara magnetisk ring på USB -kabel, testresultat: Förbättringen är fortfarande inte uppenbar;

(3) Tillsätt magnetisk ring till både USB -kabel och nätsladd, testresultat: Förbättringen är uppenbar, den totala frekvensen av störningar minskade.

Det framgår av ovanstående att interferensfrekvenspunkterna tas ut från de två gränssnitten, vilket inte är problemet med kraftgränssnittet eller USB -gränssnittet, utan de interna interferensfrekvenspunkterna kopplade till de två gränssnitten. Att skydda endast ett gränssnitt kan inte lösa problemet.

Genom mätning av nära fältet har det visat sig att en 32.768 kHz kristalloscillator från kärnkontrollkortet genererar stark rumslig strålning, vilket gör att de omgivande kablarna och GND-kopplade 32.768 kHz harmoniska brus, som sedan kopplas och strålas genom gränssnittet USB-kabel och kabel och strömsladd. Kristalloscillatorns problem orsakas av följande två problem:

(1) Kristallvibrationen är för nära kanten på plattan, vilket är lätt att leda till kristallvibrationsstrålningsbruset.

(2) Det finns en signallinje under kristallsoscillatorn, vilket är lätt att leda till det harmoniska bruset från signallinjekopplings kristalloscillator.

(3) Filterelementet placeras under kristalloscillatorn, och filterkondensatorn och matchningsmotståndet är inte ordnade enligt signalriktningen, vilket gör filtereffekten av filterelementet värre.

3, lösningen

Enligt analysen erhålls följande motåtgärder:

(1) filterkapacitansen och matchningsmotståndet hos kristallen nära CPU -chipet placeras företrädesvis bort från brädans kant;

(2) kom ihåg att inte lägga mark i kristallplaceringsområdet och projektionsområdet nedan;

(3) filterkapacitansen och matchningsmotståndet hos kristallen är ordnade enligt signalriktningen och placeras snyggt och kompakt nära kristallen;

(4) Kristallen placeras nära chipet, och linjen mellan de två är så kort och rak som möjligt.

4. Slutsats

Numera är många system kristalloscillatorklockfrekvens hög, störning av harmonisk energi är stark; Interferens harmonik överförs inte bara från ingångs- och utgångslinjerna, utan strålas också från rymden. Om layouten inte är rimlig är det lätt att orsaka ett starkt brusstrålningsproblem och det är svårt att lösa med andra metoder. Därför är det mycket viktigt för utformningen av kristalloscillator och CLK -signallinje i PCB -kortlayout.

Anmärkning om PCB -design av kristalloscillator

(1) Kopplingskondensatorn ska vara så nära strömförsörjningsstiftet för kristalloscillatorn som möjligt. Positionen bör placeras i ordning: Enligt strömförsörjningsinflödesriktningen bör kondensatorn med den minsta kapaciteten placeras i ordning från det största till det minsta.

(2) Skalet från kristalloscillatorn måste jordas, vilket kan utstråla kristalloscillatorn utåt, och kan också skydda störningen av externa signaler på kristalloscillatorn.

(3) Koppla inte under kristalloscillatorn för att säkerställa att golvet är helt täckt. Samtidigt kan du inte koppla in 300 mil från kristallscillatorn för att förhindra att kristallscillatorn stör störningen av andra ledningar, enheter och lager.

(4) Linjen för klocksignalen ska vara så kort som möjligt, linjen ska vara bredare och balansen bör hittas i ledningens längd och bort från värmekällan.

(5) Kristalloscillatorn ska inte placeras på kanten av PCB -kortet, särskilt i utformningen av kortkortet.