Ang kristal na oscillator ay ang susi sa disenyo ng digital circuit, kadalasan sa disenyo ng circuit, ginagamit ang crystal oscillator bilang puso ng digital circuit, lahat ng gawain ng digital circuit ay hindi mapaghihiwalay sa signal ng orasan, at ang crystal oscillator lamang ang key button na direktang kumokontrol sa normal na pagsisimula ng buong sistema, masasabing kung mayroong digital circuit design ay makikita ang crystal oscillator.

I. Ano ang crystal oscillator?

Ang Crystal oscillator ay karaniwang tumutukoy sa dalawang uri ng quartz crystal oscillator at quartz crystal resonator, at maaari ding direktang tinatawag na crystal oscillator. Parehong ginawa gamit ang piezoelectric effect ng quartz crystals.

Ang crystal oscillator ay gumagana tulad nito: kapag ang isang electric field ay inilapat sa dalawang electrodes ng kristal, ang kristal ay sasailalim sa mekanikal na pagpapapangit, at sa kabaligtaran, kung ang mekanikal na presyon ay inilapat sa dalawang dulo ng kristal, ang kristal ay magbubunga. isang electric field. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay nababaligtad, kaya gamit ang katangiang ito ng kristal, pagdaragdag ng mga alternating na boltahe sa magkabilang dulo ng kristal, ang chip ay gagawa ng mekanikal na panginginig ng boses, at sa parehong oras ay gumagawa ng mga alternating electric field. Gayunpaman, ang vibration at electric field na ito na nabuo ng kristal ay karaniwang maliit, ngunit hangga't ito ay nasa isang tiyak na dalas, ang amplitude ay tataas nang malaki, katulad ng LC loop resonance na madalas nating nakikita ng mga circuit designer.

II. Pag-uuri ng mga oscillation ng kristal (aktibo at passive)

① Passive crystal oscillator

Ang passive crystal ay isang kristal, sa pangkalahatan ay isang 2-pin na non-polar device (ang ilang passive crystal ay may nakapirming pin na walang polarity).

Ang passive crystal oscillator sa pangkalahatan ay kailangang umasa sa clock circuit na nabuo ng load capacitor upang makabuo ng oscillating signal (sine wave signal).

② Aktibong crystal oscillator

Ang aktibong crystal oscillator ay isang oscillator, kadalasang may 4 na pin. Ang aktibong crystal oscillator ay hindi nangangailangan ng panloob na oscillator ng CPU upang makagawa ng isang square-wave signal. Ang isang aktibong crystal power supply ay bumubuo ng signal ng orasan.

Ang signal ng aktibong crystal oscillator ay matatag, ang kalidad ay mas mahusay, at ang mode ng koneksyon ay medyo simple, ang precision error ay mas maliit kaysa sa passive crystal oscillator, at ang presyo ay mas mahal kaysa passive crystal oscillator.

III. Mga pangunahing parameter ng crystal oscillator

Ang mga pangunahing parameter ng pangkalahatang crystal oscillator ay: operating temperatura, precision value, pagtutugma ng kapasidad, package form, core frequency at iba pa.

Ang pangunahing dalas ng kristal na oscillator: Ang pagpili ng pangkalahatang dalas ng kristal ay nakasalalay sa mga kinakailangan ng mga bahagi ng dalas, tulad ng MCU sa pangkalahatan ay isang saklaw, karamihan sa mga ito ay mula 4M hanggang dose-dosenang M.

Katumpakan ng panginginig ng boses ng kristal: ang katumpakan ng panginginig ng boses ng kristal ay karaniwang ±5PPM, ±10PPM, ±20PPM, ±50PPM, atbp., ang mga high-precision na clock chip ay karaniwang nasa loob ng ±5PPM, at ang pangkalahatang paggamit ay pipiliin ang tungkol sa ±20PPM.

Ang pagtutugma ng kapasidad ng kristal na oscillator: kadalasan sa pamamagitan ng pagsasaayos ng halaga ng pagtutugma ng kapasidad, ang core frequency ng crystal oscillator ay maaaring mabago, at sa kasalukuyan, ang pamamaraang ito ay ginagamit upang ayusin ang high-precision crystal oscillator.

Sa circuit system, ang high speed clock signal line ang may pinakamataas na priyoridad. Ang linya ng orasan ay isang sensitibong signal, at kung mas mataas ang dalas, mas maikli ang linya ay kinakailangan upang matiyak na ang pagbaluktot ng signal ay minimal.

Ngayon sa maraming mga circuit, ang dalas ng kristal na orasan ng system ay napakataas, kaya ang enerhiya ng nakakasagabal sa mga harmonika ay malakas din, ang mga harmonika ay magmula sa input at output ng dalawang linya, ngunit din mula sa radiation ng espasyo, na humahantong din sa kung ang layout ng PCB ng crystal oscillator ay hindi makatwiran, madali itong magdulot ng isang malakas na problema sa stray radiation, at sa sandaling ginawa, mahirap itong lutasin sa pamamagitan ng iba pang mga pamamaraan. Samakatuwid, ito ay napakahalaga para sa crystal oscillator at CLK signal line layout kapag ang PCB board ay inilatag.