Madalas nating ihambing ang kristal na oscillator sa puso ng digital circuit, dahil ang lahat ng gawain ng digital circuit ay hindi mapaghihiwalay mula sa signal ng orasan, at direktang kinokontrol ng crystal oscillator ang buong sistema. Kung ang kristal na oscillator ay hindi gumana, ang buong sistema ay paralisado, kaya ang kristal na oscillator ay ang paunang kinakailangan para sa digital circuit upang magsimulang gumana.

Ang crystal oscillator, gaya ng madalas nating sinasabi, ay isang quartz crystal oscillator at isang quartz crystal resonator. Pareho silang gawa sa piezoelectric effect ng quartz crystals. Ang paglalapat ng isang electric field sa dalawang electrodes ng isang quartz crystal ay nagdudulot ng mekanikal na deformation ng kristal, samantalang ang paglalapat ng mekanikal na presyon sa magkabilang panig ay nagiging sanhi ng isang electric field na maganap sa kristal. At ang parehong mga phenomena na ito ay nababaligtad. Gamit ang property na ito, ang mga alternating voltage ay inilalapat sa magkabilang panig ng kristal at ang wafer ay nagvibrate nang mekanikal, pati na rin ang pagbuo ng mga alternating electric field. Ang ganitong uri ng vibration at electric field ay karaniwang maliit, ngunit sa isang tiyak na dalas, ang amplitude ay tataas nang malaki, na piezoelectric resonance, katulad ng LC loop resonance na karaniwan nating nakikita.

Bilang puso ng digital circuit, paano gumaganap ang crystal oscillator sa mga matalinong produkto? Ang matalinong tahanan tulad ng air conditioning, mga kurtina, seguridad, pagsubaybay at iba pang mga produkto, lahat ay nangangailangan ng wireless transmission module, sila sa pamamagitan ng Bluetooth, WIFI o ZIGBEE protocol, ang module mula sa isang dulo hanggang sa kabilang dulo, o direkta sa pamamagitan ng kontrol ng mobile phone, at ang wireless module ay ang pangunahing bahagi, na nakakaapekto sa katatagan ng buong system, kaya piliin ang system na gagamitin ang crystal oscillator. Tinutukoy ang tagumpay o kabiguan ng mga digital circuit.

Dahil sa kahalagahan ng crystal oscillator sa digital circuit, kailangan nating maging maingat sa paggamit at pagdidisenyo:

1. May mga quartz crystal sa crystal oscillator, na madaling magdulot ng quartz crystal breakage at pinsala kapag ito ay naapektuhan o nahulog sa labas, at pagkatapos ay ang crystal oscillator ay hindi maaaring vibrate. Samakatuwid, ang maaasahang pag-install ng crystal oscillator ay dapat isaalang-alang sa disenyo ng circuit, at ang posisyon nito ay hindi dapat malapit sa gilid ng plato at sa shell ng kagamitan hangga't maaari.

2. Bigyang-pansin ang temperatura ng hinang kapag hinang gamit ang kamay o makina. Ang pag-vibrate ng kristal ay sensitibo sa temperatura, ang temperatura ng hinang ay hindi dapat masyadong mataas, at ang oras ng pag-init ay dapat na maikli hangga't maaari.

Ang makatwirang layout ng crystal oscillator ay maaaring sugpuin ang pagkagambala ng radiation ng system.

1. Paglalarawan ng problema

Ang produkto ay isang field camera, na binubuo ng limang bahagi sa loob: core control board, sensor board, camera, SD memory card at baterya. Ang shell ay plastic shell, at ang maliit na board ay may dalawang interface lamang: DC5V external power interface at USB interface para sa paghahatid ng data. Pagkatapos ng pagsusuri sa radiation, napag-alaman na mayroong humigit-kumulang 33MHz harmonic noise radiation na problema.

Ang orihinal na data ng pagsubok ay ang mga sumusunod:

2. Suriin ang problema

Ang produktong ito shell istraktura plastic shell, non-shielding materyal, ang buong pagsubok lamang kapangyarihan kurdon at USB cable sa labas ng shell, ito ba ang interference frequency point ay radiated sa pamamagitan ng kapangyarihan kurdon at USB cable? Samakatuwid, ang mga sumusunod na hakbang ay ginawa upang subukan:

(1) Magdagdag lamang ng magnetic ring sa kurdon ng kuryente, mga resulta ng pagsubok: ang pagpapabuti ay hindi halata;

(2) Magdagdag lamang ng magnetic ring sa USB cable, mga resulta ng pagsubok: ang pagpapabuti ay hindi pa rin halata;

(3) Magdagdag ng magnetic ring sa parehong USB cable at power cord, mga resulta ng pagsubok: ang pagpapabuti ay halata, ang pangkalahatang dalas ng pagkagambala ay nabawasan.

Makikita mula sa itaas na ang mga punto ng dalas ng interference ay inilabas mula sa dalawang interface, na hindi ang problema ng power interface o USB interface, ngunit ang panloob na interference frequency point na isinama sa dalawang interface. Ang pagprotekta sa isang interface lamang ay hindi malulutas ang problema.

Sa pamamagitan ng near-field measurement, napag-alaman na ang isang 32.768KHz crystal oscillator mula sa core control board ay bumubuo ng malakas na spatial radiation, na ginagawang 32.768KHz harmonic noise ang nakapaligid na mga cable at GND, na pagkatapos ay pinagsama at pinapalabas sa interface ng USB cable at kurdon ng kuryente. Ang mga problema ng crystal oscillator ay sanhi ng sumusunod na dalawang problema:

(1) Ang kristal vibration ay masyadong malapit sa gilid ng plato, na kung saan ay madaling humantong sa kristal vibration radiation ingay.

(2) Mayroong linya ng signal sa ilalim ng crystal oscillator, na madaling humantong sa maharmonya na ingay ng linya ng signal coupling crystal oscillator.

(3) Ang elemento ng filter ay inilalagay sa ilalim ng oscillator ng kristal, at ang kapasitor ng filter at ang pagtutugma ng pagtutol ay hindi nakaayos ayon sa direksyon ng signal, na nagpapalala sa epekto ng pagsala ng elemento ng filter.

3, ang solusyon

Ayon sa pagsusuri, ang mga sumusunod na countermeasures ay nakuha:

(1) Ang kapasidad ng filter at pagtutugma ng resistensya ng kristal na malapit sa chip ng CPU ay mas gustong ilagay ang layo mula sa gilid ng board;

(2) Tandaan na huwag maglagay ng lupa sa lugar ng paglalagay ng kristal at sa lugar ng projection sa ibaba;

(3) Ang kapasidad ng filter at pagtutugma ng paglaban ng kristal ay nakaayos ayon sa direksyon ng signal, at inilagay nang maayos at siksik malapit sa kristal;

(4) Ang kristal ay inilalagay malapit sa chip, at ang linya sa pagitan ng dalawa ay maikli at tuwid hangga't maaari.

4. Konklusyon

Sa panahong ito maraming mga sistema ng kristal osileytor dalas ng orasan ay mataas, pagkagambala maharmonya enerhiya ay malakas; Ang interference harmonics ay hindi lamang ipinapadala mula sa input at output na mga linya, ngunit din radiated mula sa kalawakan. Kung ang layout ay hindi makatwiran, ito ay madaling maging sanhi ng isang malakas na problema sa radiation ng ingay, at ito ay mahirap na malutas sa pamamagitan ng iba pang mga pamamaraan. Samakatuwid, napakahalaga para sa layout ng crystal oscillator at CLK signal line sa layout ng PCB board.

Tandaan sa disenyo ng PCB ng crystal oscillator

(1) Ang coupling capacitor ay dapat na malapit sa power supply pin ng crystal oscillator hangga't maaari. Ang posisyon ay dapat ilagay sa pagkakasunud-sunod: ayon sa direksyon ng pag-agos ng power supply, ang kapasitor na may pinakamaliit na kapasidad ay dapat ilagay sa pagkakasunud-sunod mula sa pinakamalaki hanggang sa pinakamaliit.

(2) Ang shell ng crystal oscillator ay dapat na grounded, na maaaring mag-radiate ng crystal oscillator palabas, at maaari ring protektahan ang interference ng mga panlabas na signal sa crystal oscillator.

(3) Huwag mag-wire sa ilalim ng crystal oscillator upang matiyak na ang sahig ay ganap na natatakpan. Kasabay nito, huwag mag-wire sa loob ng 300mil ng crystal oscillator, upang maiwasan ang crystal oscillator na makagambala sa pagganap ng iba pang mga wiring, device at layers.

(4) Ang linya ng signal ng orasan ay dapat na maikli hangga't maaari, ang linya ay dapat na mas malawak, at ang balanse ay dapat matagpuan sa haba ng mga kable at malayo sa pinagmumulan ng init.

(5) Ang crystal oscillator ay hindi dapat ilagay sa gilid ng PCB board, lalo na sa disenyo ng board card.