Ми часто порівнюємо кварцевий генератор із серцем цифрової схеми, оскільки вся робота цифрової схеми невіддільна від тактового сигналу, а кварцевий генератор безпосередньо керує всією системою. Якщо кварцевий генератор не працює, вся система буде паралізована, тому кварцевий генератор є необхідною умовою для того, щоб цифрова схема почала працювати.

Кристалічний генератор, як ми часто говоримо, - це кварцовий кварцовий генератор і кварцовий резонатор. Обидва вони зроблені з п'єзоелектричного ефекту кристалів кварцу. Прикладення електричного поля до двох електродів кристала кварцу викликає механічну деформацію кристала, тоді як застосування механічного тиску з обох сторін викликає виникнення електричного поля в кристалі. І обидва ці явища оборотні. Використовуючи цю властивість, змінна напруга прикладається до обох сторін кристала, і пластина вібрує механічно, а також генерує змінні електричні поля. Цей тип вібрації та електричного поля, як правило, невеликі, але на певній частоті амплітуда буде значно збільшена, що є п’єзоелектричним резонансом, подібним до резонансу LC-петлі, який ми зазвичай бачимо.

Як кварцевий генератор як серце цифрової схеми відіграє роль у розумних продуктах? Розумний дім, такий як кондиціонер, штори, засоби безпеки, моніторинг та інші продукти, потребує бездротового модуля передачі через Bluetooth, WIFI або протокол ZIGBEE, модуль від одного кінця до іншого або безпосередньо через мобільний телефон, і бездротовий модуль є основним компонентом, який впливає на стабільність усієї системи, тому виберіть систему для використання кварцевого генератора. Визначає успішність чи невдачу цифрових схем.

Через важливість кристалічного генератора в цифровій схемі ми повинні бути обережними при використанні та проектуванні:

1. У кварцовому генераторі є кварцові кристали, які легко спричинити поломку та пошкодження кварцового кристала під час удару або падіння ззовні, і тоді кварцевий генератор не може вібрувати. Тому при проектуванні схеми слід передбачити надійну установку кварцевого генератора, а його положення не повинно бути, наскільки це можливо, близько до краю пластини та корпусу обладнання.

2. Звертайте увагу на температуру зварювання під час ручного або машинного зварювання. Вібрація кристала чутлива до температури, температура зварювання не повинна бути занадто високою, а час нагрівання має бути якомога коротшим.

Розумне розташування кварцевого генератора може пригнічувати перешкоди випромінювання системи.

1. Опис проблеми

Продукт являє собою польову камеру, яка складається з п'яти частин всередині: основної плати керування, сенсорної плати, камери, карти пам'яті SD та акумулятора. Оболонка пластикова, і маленька плата має лише два інтерфейси: інтерфейс зовнішнього живлення DC5V та інтерфейс USB для передачі даних. Після випробування на радіацію виявлено, що проблема випромінювання гармонійного шуму становить приблизно 33 МГц.

Вихідні дані тесту такі:

2. Проаналізуйте проблему

Пластикова оболонка цього виробу, неекрануючий матеріал, у всьому тесті лише шнур живлення та USB-кабель виходять із оболонки, чи це частота перешкод випромінюється шнуром живлення та кабелем USB? Тому для перевірки виконуються такі дії:

(1) Додайте магнітне кільце лише на шнур живлення, результати тесту: покращення неочевидне;

(2) Тільки додайте магнітне кільце на USB-кабель, результати тесту: покращення все ще неочевидне;

(3) Додайте магнітне кільце як до USB-кабелю, так і до кабелю живлення, результати тестування: покращення очевидне, загальна частота перешкод зменшилася.

З наведеного вище видно, що частотні точки перешкод виводяться з двох інтерфейсів, що є проблемою не інтерфейсу живлення чи інтерфейсу USB, а внутрішніх частотних точок перешкод, пов’язаних із двома інтерфейсами. Екранування лише одного інтерфейсу не може вирішити проблему.

За допомогою вимірювання ближнього поля виявлено, що кварцевий генератор 32,768 кГц з основної плати керування генерує сильне просторове випромінювання, яке створює гармонійний шум 32,768 кГц, пов’язаний з навколишніми кабелями та GND, який потім поєднується та випромінюється через кабель інтерфейсу USB та шнур живлення. Проблеми кварцевого генератора викликані наступними двома проблемами:

(1) Вібрація кристала надто близько до краю пластини, що легко призведе до шуму випромінювання вібрації кристала.

(2) Під кварцевим генератором є сигнальна лінія, яку легко привести до гармонійного шуму кварцевого генератора зв’язку сигнальної лінії.

(3) Елемент фільтра розміщено під кварцевим генератором, а конденсатор фільтра та відповідний опір не розташовані відповідно до напрямку сигналу, що погіршує ефект фільтрації елемента фільтра.

3, рішення

Відповідно до аналізу отримано наступні контрзаходи:

(1) Ємність фільтра та узгоджувальний опір кристала поблизу мікросхеми процесора бажано розташовувати подалі від краю плати;

(2) Пам’ятайте, що не слід укладати землю в зоні розміщення кристалів і в області проекції внизу;

(3) Ємність фільтра та узгоджувальний опір кристала розташовані відповідно до напрямку сигналу та розташовані акуратно та компактно біля кристала;

(4) Кристал розміщується біля мікросхеми, а лінія між ними є якомога коротшою та прямою.

4. Висновок

У наш час тактова частота кристалічного генератора багатьох систем є високою, гармонічна енергія перешкод сильна; Гармоніки перешкод не тільки передаються від вхідних і вихідних ліній, але й випромінюються з космосу. Якщо компонування не є розумним, це легко спричинити сильну проблему випромінювання шуму, і її важко вирішити іншими методами. Тому це дуже важливо для компонування кварцевого генератора та сигнальної лінії CLK у компонуванні друкованої плати.

Примітка щодо конструкції друкованої плати кристалічного генератора

(1) Конденсатор зв'язку повинен бути якомога ближче до контакту джерела живлення кварцевого генератора. Позицію слід розташувати по порядку: відповідно до напрямку надходження живлення конденсатор з найменшою ємністю слід розташувати в порядку від найбільшого до найменшого.

(2) Корпус кристалічного генератора має бути заземлений, що може випромінювати кристалічний генератор назовні, а також може екранувати перешкоди зовнішніх сигналів на кристалічному генераторі.

(3) Не прокладайте дроти під кварцевим генератором, щоб забезпечити повне покриття підлоги. У той же час не прокладайте дроти в межах 300 мил від кварцевого генератора, щоб запобігти перешкоджанню кварцевого генератора роботі інших проводів, пристроїв і шарів.

(4) Лінія сигналу годинника має бути якомога коротшою, лінія має бути ширшою, а баланс має бути знайдений у довжині проводки та подалі від джерела тепла.

(5) Кристалічний генератор не слід розміщувати на краю плати друкованої плати, особливо в дизайні плати плати.