Ο κρυσταλλικός ταλαντωτής είναι το κλειδί στο σχεδιασμό ψηφιακών κυκλωμάτων, συνήθως στο σχεδιασμό κυκλωμάτων, ο κρυσταλλικός ταλαντωτής χρησιμοποιείται ως η καρδιά του ψηφιακού κυκλώματος, όλη η εργασία του ψηφιακού κυκλώματος είναι αδιαχώριστη από το σήμα ρολογιού και μόνο ο κρυσταλλικός ταλαντωτής είναι το κουμπί-κλειδί που ελέγχει άμεσα την κανονική εκκίνηση ολόκληρου του συστήματος, μπορεί να ειπωθεί ότι εάν υπάρχει σχεδιασμός ψηφιακού κυκλώματος, μπορεί να δει τον κρυσταλλικό ταλαντωτή.

I. Τι είναι ένας κρυσταλλικός ταλαντωτής;

Ο ταλαντωτής κρυστάλλου αναφέρεται γενικά σε δύο είδη ταλαντωτή κρυστάλλου χαλαζία και συντονιστή κρυστάλλου χαλαζία και μπορεί επίσης να ονομαστεί άμεσα ταλαντωτής κρυστάλλου. Και οι δύο κατασκευάζονται χρησιμοποιώντας το πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο των κρυστάλλων χαλαζία.

Ο ταλαντωτής κρυστάλλου λειτουργεί ως εξής: όταν εφαρμόζεται ηλεκτρικό πεδίο στα δύο ηλεκτρόδια του κρυστάλλου, ο κρύσταλλος θα υποστεί μηχανική παραμόρφωση και, αντίθετα, εάν εφαρμοστεί μηχανική πίεση στα δύο άκρα του κρυστάλλου, ο κρύσταλλος θα παράγει ηλεκτρικό πεδίο. Αυτό το φαινόμενο είναι αναστρέψιμο, επομένως χρησιμοποιώντας αυτό το χαρακτηριστικό του κρυστάλλου, προσθέτοντας εναλλασσόμενες τάσεις και στα δύο άκρα του κρυστάλλου, το τσιπ θα παράγει μηχανική δόνηση και ταυτόχρονα θα παράγει εναλλασσόμενα ηλεκτρικά πεδία. Ωστόσο, αυτή η δόνηση και το ηλεκτρικό πεδίο που παράγεται από τον κρύσταλλο είναι γενικά μικρά, αλλά εφόσον βρίσκονται σε μια ορισμένη συχνότητα, το πλάτος θα αυξηθεί σημαντικά, παρόμοιο με τον συντονισμό βρόχου LC που βλέπουμε συχνά εμείς οι σχεδιαστές κυκλωμάτων.

II. Ταξινόμηση των κρυσταλλικών ταλαντώσεων (ενεργητικές και παθητικές)

① Παθητικός κρυσταλλικός ταλαντωτής

Ένας παθητικός κρύσταλλος είναι ένας κρύσταλλος, γενικά μια μη πολική συσκευή 2 ακίδων (ορισμένοι παθητικοί κρύσταλλοι έχουν έναν σταθερό ακροδέκτη χωρίς πολικότητα).

Ο παθητικός κρυσταλλικός ταλαντωτής γενικά πρέπει να βασίζεται στο κύκλωμα ρολογιού που σχηματίζεται από τον πυκνωτή φορτίου για να δημιουργήσει το ταλαντούμενο σήμα (σήμα ημιτονοειδούς κύματος).

② Ενεργός κρυσταλλικός ταλαντωτής

Ένας ενεργός ταλαντωτής κρυστάλλου είναι ένας ταλαντωτής, συνήθως με 4 ακίδες. Ο ενεργός ταλαντωτής κρυστάλλου δεν απαιτεί τον εσωτερικό ταλαντωτή της CPU για να παράγει ένα σήμα τετραγωνικού κύματος. Ένα τροφοδοτικό ενεργού κρυστάλλου παράγει ένα σήμα ρολογιού.

Το σήμα του ενεργού κρυσταλλικού ταλαντωτή είναι σταθερό, η ποιότητα είναι καλύτερη και η λειτουργία σύνδεσης είναι σχετικά απλή, το σφάλμα ακρίβειας είναι μικρότερο από αυτό του παθητικού κρυσταλλικού ταλαντωτή και η τιμή είναι ακριβότερη από τον παθητικό κρυσταλλικό ταλαντωτή.

III. Βασικές παράμετροι κρυσταλλικού ταλαντωτή

Οι βασικές παράμετροι του γενικού κρυσταλλικού ταλαντωτή είναι: η θερμοκρασία λειτουργίας, η τιμή ακρίβειας, η αντίστοιχη χωρητικότητα, η μορφή συσκευασίας, η συχνότητα πυρήνα και ούτω καθεξής.

Η συχνότητα πυρήνα του κρυσταλλικού ταλαντωτή: Η επιλογή της γενικής συχνότητας κρυστάλλου εξαρτάται από τις απαιτήσεις των συνιστωσών συχνότητας, όπως η MCU είναι γενικά μια περιοχή, οι περισσότερες από τις οποίες είναι από 4M έως δεκάδες M.

Ακρίβεια δόνησης κρυστάλλου: η ακρίβεια της δόνησης κρυστάλλου είναι γενικά ±5PPM, ±10PPM, ±20PPM, ±50PPM, κ.λπ., τα τσιπ ρολογιού υψηλής ακρίβειας είναι γενικά εντός ±5PPM και η γενική χρήση θα επιλέξει περίπου ±20PPM.

Η αντίστοιχη χωρητικότητα του κρυσταλλικού ταλαντωτή: συνήθως ρυθμίζοντας την τιμή της αντίστοιχης χωρητικότητας, η συχνότητα πυρήνα του κρυσταλλικού ταλαντωτή μπορεί να αλλάξει και προς το παρόν, αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται για τη ρύθμιση του κρυσταλλικού ταλαντωτή υψηλής ακρίβειας.

Στο σύστημα κυκλωμάτων, η γραμμή σήματος ρολογιού υψηλής ταχύτητας έχει την υψηλότερη προτεραιότητα. Η γραμμή ρολογιού είναι ένα ευαίσθητο σήμα και όσο υψηλότερη είναι η συχνότητα, τόσο μικρότερη είναι η γραμμή που απαιτείται για να διασφαλιστεί ότι η παραμόρφωση του σήματος είναι ελάχιστη.

Τώρα, σε πολλά κυκλώματα, η συχνότητα του κρυσταλλικού ρολογιού του συστήματος είναι πολύ υψηλή, επομένως η ενέργεια της παρεμβολής στις αρμονικές είναι επίσης ισχυρή. Οι αρμονικές θα προέρχονται από τις δύο γραμμές εισόδου και εξόδου, αλλά και από την ακτινοβολία χώρου, κάτι που οδηγεί επίσης σε μια μη λογική διάταξη PCB του κρυσταλλικού ταλαντωτή, η οποία εύκολα θα προκαλέσει ένα ισχυρό πρόβλημα αδέσποτης ακτινοβολίας, και μόλις παραχθεί, είναι δύσκολο να λυθεί με άλλες μεθόδους. Επομένως, είναι πολύ σημαντικό για τον κρυσταλλικό ταλαντωτή και τη διάταξη της γραμμής σήματος CLK πότε είναι τοποθετημένη η πλακέτα PCB.