Chúng ta thường so sánh bộ tạo dao động tinh thể với trung tâm của mạch kỹ thuật số, bởi vì tất cả các công việc của mạch kỹ thuật số không thể tách rời khỏi tín hiệu đồng hồ và bộ tạo dao động tinh thể trực tiếp điều khiển toàn bộ hệ thống. Nếu bộ tạo dao động tinh thể không hoạt động, toàn bộ hệ thống sẽ bị tê liệt, do đó, bộ tạo dao động tinh thể là điều kiện tiên quyết để mạch kỹ thuật số bắt đầu hoạt động.
Bộ tạo dao động tinh thể, như chúng ta thường nói, là một bộ tạo dao động tinh thể thạch anh và bộ cộng hưởng tinh thể thạch anh. Cả hai đều được làm từ hiệu ứng áp điện của các tinh thể thạch anh. Áp dụng một điện trường vào hai điện cực của tinh thể thạch anh gây ra biến dạng cơ học của tinh thể, trong khi đó áp dụng áp suất cơ học cho cả hai bên gây ra điện trường xảy ra trong tinh thể. Và cả hai hiện tượng này đều có thể đảo ngược. Sử dụng thuộc tính này, điện áp xen kẽ được áp dụng cho cả hai mặt của tinh thể và wafer rung động một cách cơ học, cũng như tạo ra các điện trường xen kẽ. Loại rung động và điện trường này thường nhỏ, nhưng ở một tần số nhất định, biên độ sẽ được tăng lên đáng kể, đó là cộng hưởng áp điện, tương tự như cộng hưởng vòng lặp LC mà chúng ta thường thấy.
Là trung tâm của mạch kỹ thuật số, làm thế nào để bộ tạo dao động pha lê đóng một vai trò trong các sản phẩm thông minh? Nhà thông minh như điều hòa không khí, rèm cửa, bảo mật, giám sát và các sản phẩm khác, tất cả đều cần mô -đun truyền không dây, chúng thông qua giao thức Bluetooth, WiFi hoặc Zigbee, mô -đun từ đầu này sang đầu kia hoặc trực tiếp thông qua điều khiển điện thoại di động và mô -đun không dây là thành phần của hệ thống. Xác định sự thành công hay thất bại của các mạch kỹ thuật số.
Do tầm quan trọng của bộ tạo dao động tinh thể trong mạch kỹ thuật số, chúng ta cần cẩn thận khi sử dụng và thiết kế:
1. Có các tinh thể thạch anh trong bộ tạo dao động tinh thể, rất dễ gây ra vỡ tinh thể thạch anh và thiệt hại khi nó bị ảnh hưởng hoặc rơi xuống bên ngoài, và sau đó bộ tạo dao động tinh thể không thể bị rung. Do đó, việc cài đặt đáng tin cậy của bộ tạo dao động tinh thể nên được xem xét trong thiết kế của mạch, và vị trí của nó không nên gần với cạnh tấm và vỏ thiết bị càng xa càng tốt.
2. Hãy chú ý đến nhiệt độ hàn khi hàn bằng tay hoặc máy. Rung tinh thể nhạy cảm với nhiệt độ, nhiệt độ hàn không nên quá cao, và thời gian làm nóng phải ngắn nhất có thể.
Bố cục dao động tinh thể hợp lý có thể ngăn chặn nhiễu bức xạ hệ thống.
1. Mô tả vấn đề
Sản phẩm là một camera hiện trường, bao gồm năm phần bên trong: bảng điều khiển lõi, bảng cảm biến, camera, thẻ nhớ SD và pin. Vỏ là vỏ nhựa và bảng nhỏ chỉ có hai giao diện: giao diện nguồn bên ngoài DC5V và giao diện USB để truyền dữ liệu. Sau khi thử nghiệm bức xạ, người ta thấy rằng có vấn đề bức xạ nhiễu hài khoảng 33 MHz.
Dữ liệu kiểm tra ban đầu như sau:
2. Phân tích vấn đề
Cấu trúc vỏ sản phẩm này vỏ nhựa, vật liệu không che chắn, toàn bộ thử nghiệm chỉ dây nguồn và cáp USB ra khỏi vỏ, có phải là điểm tần số nhiễu được tỏa ra bởi dây nguồn và cáp USB không? Do đó, các bước sau đây được thực hiện để kiểm tra:
(1) chỉ thêm vòng từ tính trên dây nguồn, kết quả kiểm tra: sự cải thiện không rõ ràng;
(2) Chỉ thêm vòng từ tính trên cáp USB, kết quả kiểm tra: Sự cải thiện vẫn không rõ ràng;
(3) Thêm vòng từ tính vào cả cáp USB và dây nguồn, kết quả kiểm tra: Sự cải thiện là rõ ràng, tần suất giao thoa tổng thể giảm.
Có thể thấy từ trên rằng các điểm tần số nhiễu được đưa ra từ hai giao diện, đây không phải là vấn đề của giao diện nguồn hoặc giao diện USB, mà là các điểm tần số giao thoa bên trong kết hợp với hai giao diện. Chỉ che chắn một giao diện không thể giải quyết vấn đề.
Thông qua phép đo trường gần, người ta thấy rằng bộ tạo dao động tinh thể 32.768kHz từ bảng điều khiển lõi tạo ra bức xạ không gian mạnh, tạo ra các dây cáp xung quanh và GND kết hợp 32.768kHz nhiễu, sau đó được ghép và bức xạ qua cáp USB và dây cáp công suất. Các vấn đề của Crystal Dao động được gây ra bởi hai vấn đề sau:
(1) Rung động tinh thể quá gần cạnh của tấm, rất dễ dẫn đến nhiễu bức xạ rung của tinh thể.
.
.
3, giải pháp
Theo phân tích, các biện pháp đối phó sau đây đã thu được:
(1) điện dung bộ lọc và điện trở phù hợp của tinh thể gần với chip CPU được ưu tiên đặt ra khỏi cạnh của bảng;
(2) Hãy nhớ không đặt mặt đất trong khu vực vị trí tinh thể và khu vực chiếu bên dưới;
(3) điện dung bộ lọc và điện trở phù hợp của tinh thể được sắp xếp theo hướng tín hiệu, và đặt gọn gàng và nhỏ gọn gần tinh thể;
(4) Tinh thể được đặt gần chip và đường giữa hai là ngắn và thẳng nhất có thể.
4. Kết luận
Ngày nay, nhiều hệ thống tần số đồng hồ dao động tinh thể cao, năng lượng điều hòa nhiễu rất mạnh; Các sóng hài nhiễu không chỉ được truyền từ các đường đầu vào và đầu ra, mà còn tỏa ra từ không gian. Nếu bố cục không hợp lý, thật dễ dàng để gây ra vấn đề bức xạ nhiễu mạnh và rất khó để giải quyết bằng các phương pháp khác. Do đó, điều rất quan trọng đối với bố cục của Dòng tín hiệu Crystal Dao động và CLK trong bố cục bảng PCB.
Lưu ý về thiết kế PCB của bộ tạo dao động tinh thể
(1) Tụ nối phải càng gần với chân nguồn của bộ tạo dao động tinh thể càng tốt. Vị trí nên được đặt theo thứ tự: Theo hướng dòng cung cấp điện, tụ điện có công suất nhỏ nhất nên được đặt theo thứ tự từ lớn nhất đến nhỏ nhất.
(2) Vỏ của bộ tạo dao động tinh thể phải được nối đất, có thể tỏa ra bộ tạo dao động tinh thể ra ngoài, và cũng có thể che chắn sự can thiệp của các tín hiệu bên ngoài trên bộ tạo dao động tinh thể.
(3) Không dây dưới bộ dao động pha lê để đảm bảo rằng sàn được bao phủ hoàn toàn. Đồng thời, không dây trong vòng 300mil của bộ tạo dao động tinh thể, để ngăn chặn bộ tạo dao động tinh thể can thiệp vào hiệu suất của hệ thống dây điện, thiết bị và lớp khác.
.
(5) Không nên đặt bộ tạo dao động tinh thể trên cạnh của bảng PCB, đặc biệt là trong thiết kế thẻ bảng.
