Kristal osilatör, dijital devre tasarımında anahtardır, genellikle devre tasarımında, kristal osilatör dijital devrenin kalbi olarak kullanılır, dijital devrenin tüm çalışmaları saat sinyalinden ayrılamaz ve sadece kristal osilatör anahtar düğmedir Tüm sistemin normal çalışmasını doğrudan kontrol eden dijital devre tasarımı varsa kristal osilatörün görülebileceği söylenebilir.
I. Kristal osilatör nedir?
Kristal osilatör genellikle iki tür kuvars kristal osilatör ve kuvars kristal rezonatör anlamına gelir ve ayrıca doğrudan kristal osilatör olarak da adlandırılabilir. Her ikisi de kuvars kristallerinin piezoelektrik etkisi kullanılarak yapılmıştır.
Kristal osilatör şu şekilde çalışır: Kristalin iki elektroduna bir elektrik alanı uygulandığında kristal mekanik deformasyona uğrar, aksine kristalin iki ucuna mekanik basınç uygulandığında kristal bir elektrik alanı. Bu olay tersine çevrilebilir, dolayısıyla kristalin bu özelliğini kullanarak, kristalin her iki ucuna alternatif voltajlar ekleyerek çip, mekanik titreşim üretecek ve aynı zamanda alternatif elektrik alanları üretecektir. Bununla birlikte, kristalin ürettiği bu titreşim ve elektrik alanı genellikle küçüktür, ancak belirli bir frekansta olduğu sürece, biz devre tasarımcılarının sıklıkla gördüğü LC döngü rezonansına benzer şekilde genlik önemli ölçüde artacaktır.
II. Kristal salınımlarının sınıflandırılması (aktif ve pasif)
① Pasif kristal osilatör
Pasif kristal bir kristaldir, genellikle 2 pinli, polar olmayan bir cihazdır (bazı pasif kristallerin polaritesi olmayan sabit bir pini vardır).
Pasif kristal osilatörün, salınım sinyalini (sinüs dalgası sinyali) üretmek için genellikle yük kapasitörü tarafından oluşturulan saat devresine güvenmesi gerekir.
② Aktif kristal osilatör
Aktif kristal osilatör, genellikle 4 pinli bir osilatördür. Aktif kristal osilatörün kare dalga sinyali üretmesi için CPU'nun dahili osilatörüne ihtiyacı yoktur. Aktif kristal güç kaynağı bir saat sinyali üretir.
Aktif kristal osilatörün sinyali kararlıdır, kalitesi daha iyidir ve bağlantı modu nispeten basittir, hassasiyet hatası pasif kristal osilatörünkinden daha küçüktür ve fiyatı pasif kristal osilatörden daha pahalıdır.
III. Kristal osilatörün temel parametreleri
Genel kristal osilatörün temel parametreleri şunlardır: çalışma sıcaklığı, hassasiyet değeri, eşleşen kapasitans, paket formu, çekirdek frekansı vb.
Kristal osilatörün çekirdek frekansı: Genel kristal frekansının seçimi, MCU'nun genellikle çoğu 4M'den düzinelerce M'ye kadar olan bir aralık olduğu gibi frekans bileşenlerinin gereksinimlerine bağlıdır.
Kristal titreşim doğruluğu: Kristal titreşiminin doğruluğu genellikle ±5PPM, ±10PPM, ±20PPM, ±50PPM, vb.'dir, yüksek hassasiyetli saat çipleri genellikle ±5PPM dahilindedir ve genel kullanım yaklaşık ±20PPM'yi seçecektir.
Kristal osilatörün eşleşen kapasitansı: genellikle eşleşen kapasitansın değerini ayarlayarak, kristal osilatörün çekirdek frekansı değiştirilebilir ve şu anda bu yöntem yüksek hassasiyetli kristal osilatörün ayarlanması için kullanılır.
Devre sisteminde yüksek hızlı saat sinyal hattı en yüksek önceliğe sahiptir. Saat çizgisi hassas bir sinyaldir ve frekans ne kadar yüksek olursa, sinyaldeki bozulmanın minimum düzeyde olmasını sağlamak için hattın o kadar kısa olması gerekir.
Artık birçok devrede, sistemin kristal saat frekansı çok yüksektir, bu nedenle harmoniklere müdahale etme enerjisi de güçlüdür, harmonikler giriş ve çıkış iki hattından ve aynı zamanda uzay radyasyonundan da türetilecektir, bu da aynı zamanda Kristal osilatörün PCB düzeni makul değilse, kolayca güçlü bir kaçak radyasyon sorununa neden olur ve bir kez üretildiğinde diğer yöntemlerle çözülmesi zordur. Bu nedenle PCB kartının döşenmesi kristal osilatör ve CLK sinyal hattı düzeni için çok önemlidir.