Kristal osilatörü genellikle dijital devrenin kalbiyle karşılaştırırız, çünkü dijital devrenin tüm çalışmaları saat sinyalinden ayrılmaz ve kristal osilatör doğrudan tüm sistemi kontrol eder. Kristal osilatör çalışmazsa, tüm sistem felç olur, bu nedenle kristal osilatör dijital devrenin çalışmaya başlaması ön koşuldur.

Kristal osilatör, sık sık söylediğimiz gibi, bir kuvars kristal osilatörü ve bir kuvars kristal rezonatörüdür. Her ikisi de kuvars kristallerinin piezoelektrik etkisinden yapılmıştır. Bir kuvars kristalinin iki elektrotuna elektrik alanı uygulamak, kristalin mekanik deformasyonuna neden olurken, her iki tarafa da mekanik basınç uygulanması kristalde bir elektrik alanının oluşmasına neden olur. Ve bu fenomenlerin her ikisi de geri dönüşümlüdür. Bu özellik kullanılarak, kristalin her iki tarafına ve gofret mekanik olarak titreşimlerin yanı sıra alternatif elektrik alanları üretilmiştir. Bu tür bir titreşim ve elektrik alanı genellikle küçüktür, ancak belirli bir frekansta, yaygın olarak gördüğümüz LC döngü rezonansına benzer şekilde piezoelektrik rezonans olan genlik önemli ölçüde artacaktır.

Dijital devrenin kalbi olarak, kristal osilatör akıllı ürünlerde nasıl rol oynar? Klima, perdeler, güvenlik, izleme ve diğer ürünler gibi akıllı ev, kablosuz şanzıman modülüne ihtiyaç duyar, bluetooth, wifi veya zigbee protokolü, modül bir uçtan diğer ucuna veya doğrudan cep telefonu kontrolü aracılığıyla ve kablosuz modül, tüm sistemin stabilitesini etkileyen çekirdek bileşendir, bu yüzden kristal osilatör kullanmak için sistemi seçer. Dijital devrelerin başarısını veya başarısızlığını belirler.

Dijital devredeki kristal osilatörün önemi nedeniyle, kullanırken ve tasarlarken dikkatli olmalıyız:

1. Kristal osilatörde kuvars kristalleri vardır, bu da kuvars kristal kırılmasına ve dışardan etkilendiğinde veya düşürüldüğünde hasara neden olmak ve daha sonra kristal osilatör titremez. Bu nedenle, kristal osilatörün güvenilir montajı devrenin tasarımında dikkate alınmalıdır ve konumu plaka kenarına ve ekipman kabuğuna mümkün olduğunca yakın olmamalıdır.

2. El veya makine ile kaynak yaparken kaynak sıcaklığına dikkat edin. Kristal titreşim sıcaklığa duyarlıdır, kaynak sıcaklığı çok yüksek olmamalı ve ısıtma süresi mümkün olduğunca kısa olmalıdır.

Makul kristal osilatör düzeni, sistem radyasyon parazitini bastırabilir.

1. Sorun Tanımı

Ürün, içinde beş bölümden oluşan bir saha kamerasıdır: çekirdek kontrol panosu, sensör panosu, kamera, SD bellek kartı ve pil. Kabuk plastik kabuktur ve küçük kartın sadece iki arayüzü vardır: DC5V harici güç arayüzü ve veri iletimi için USB arayüzü. Radyasyon testinden sonra, yaklaşık 33MHz harmonik gürültü radyasyon probleminin olduğu bulunmuştur.

Orijinal test verileri aşağıdaki gibidir:

2. Sorunu analiz edin

Bu ürün kabuğu yapısı plastik kabuk, koruyucu olmayan malzeme, tüm test sadece güç kablosu ve USB kablosunu kabuktan çıkarır, girişim frekans noktası güç kablosu ve USB kablosu tarafından yayılmış mı? Bu nedenle, test etmek için aşağıdaki adımlar atılır:

(1) Sadece güç kablosuna manyetik halka ekleyin, test sonuçları: gelişme açık değildir;

(2) Sadece USB kablosuna manyetik halka ekleyin, test sonuçları: iyileştirme hala açık değildir;

(3) Hem USB kablosuna hem de güç kablosuna manyetik halka ekleyin, test sonuçları: iyileşme açıktır, genel parazit sıklığı azalır.

Yukarıdan, güç arayüzü veya USB arayüzünün sorunu olmayan, ancak iki arayüze bağlanan dahili girişim frekans noktalarının iki arayüzden çıkarıldığı iki arayüzden çıkarıldığı görülebilir. Sadece bir arayüzü korumak sorunu çözemez.

Yakın alan ölçümü yoluyla, çekirdek kontrol kartından 32.768kHz kristal bir osilatörün, daha sonra arayüz USB kablo ve güç kablosu aracılığıyla birleştirildiği ve yayıldığı, çevreleyen kabloları ve GND birleştirilmiş 32.768kHz harmonik gürültü oluşturduğu güçlü mekansal radyasyon ürettiği bulunmuştur. Kristal osilatörün sorunlarına aşağıdaki iki problemden kaynaklanmaktadır:

(1) Kristal titreşim, plakanın kenarına çok yakındır, bu da kristal titreşim radyasyon gürültüsüne yol açması kolaydır.

(2) Kristal osilatör altında, sinyal hattı birleştiren kristal osilatörün harmonik gürültüsüne yol açan bir sinyal çizgisi vardır.

(3) Filtre elemanı kristal osilatörün altına yerleştirilir ve filtre kapasitörü ve eşleşen direnç, filtre elemanının filtreleme etkisini daha kötü hale getiren sinyal yönüne göre düzenlenmez.

3, çözüm

Analize göre, aşağıdaki karşı önlemler elde edilir:

(1) CPU çipine yakın kristalin filtre kapasitansı ve eşleşen direnci tercihen tahtanın kenarından uzağa yerleştirilir;

(2) kristal yerleştirme alanına ve aşağıdaki projeksiyon alanına zemin bırakmamayı unutmayın;

(3) kristalin filtre kapasitansı ve eşleşen direnci sinyal yönüne göre düzenlenir ve kristalin yakınında düzgün ve kompakt yerleştirilir;

(4) Kristal çipin yanına yerleştirilir ve ikisi arasındaki çizgi mümkün olduğunca kısa ve düzdür.

4. Sonuç

Günümüzde birçok sistem kristal osilatör saat frekansı yüksektir, girişim harmonik enerjisi güçlüdür; Parazit harmonikleri sadece giriş ve çıkış hatlarından değil, aynı zamanda uzaydan da yayılır. Düzen makul değilse, güçlü bir gürültü radyasyon problemine neden olmak kolaydır ve diğer yöntemlerle çözülmesi zordur. Bu nedenle, PCB kartı düzeninde kristal osilatör ve CLK sinyal hattı düzeni için çok önemlidir.

Kristal osilatörün PCB tasarımı hakkında not

(1) Birleştirme kapasitörü, kristal osilatörün güç kaynağı pimine mümkün olduğunca yakın olmalıdır. Konum sırayla yerleştirilmelidir: Güç kaynağı giriş yönüne göre, en küçük kapasiteye sahip kapasitör, en büyüğünden en küçüğüne yerleştirilmelidir.

(2) Kristal osilatörün kabuğu topraklanmalıdır, bu da kristal osilatörünü dışa doğru yayabilir ve ayrıca dış sinyallerin kristal osilatöre etkileşimini koruyabilir.

(3) Zeminin tamamen kaplandığından emin olmak için kristal osilatörün altına bağlanmayın. Aynı zamanda, kristal osilatörün diğer kablolama, cihazların ve katmanların performansına müdahale etmesini önlemek için kristal osilatörün 300mil içinde kablolamayın.

(4) Saat sinyalinin çizgisi mümkün olduğunca kısa olmalı, çizgi daha geniş olmalı ve denge kablo uzunluğunda ve ısı kaynağından uzakta bulunmalıdır.

(5) Kristal osilatör, özellikle kart kartının tasarımında PCB kartının kenarına yerleştirilmemelidir.