Kristal osziladorea zirkuitu digitalen diseinuan gakoa da, normalean zirkuitu-diseinuan, kristal osziladorea zirkuitu digitalaren bihotz gisa erabiltzen da, zirkuitu digitalaren lan guztia erloju-seinaletik bereizezina da, eta kristal osziladorea sistema osoaren abiarazte normala zuzenean kontrolatzen duen giltza-botoia da, esan daiteke zirkuitu digital baten diseinua badago kristal osziladorea ikus daitekeela.

I. Zer da kristal osziladore bat?

Kristal osziladoreak, oro har, bi kuartzo kristal osziladore eta kuartzo kristal erresonadore mota aipatzen ditu, eta zuzenean kristal osziladore ere deitu daiteke. Biak kuartzo kristalen efektu piezoelektrikoa erabiliz egiten dira.

Kristal osziladoreak honela funtzionatzen du: kristalaren bi elektrodoei eremu elektriko bat aplikatzen zaienean, kristalak deformazio mekanikoa jasango du, eta aitzitik, presio mekanikoa kristalaren bi muturretan aplikatzen bada, kristalak eremu elektriko bat sortuko du. Fenomeno hau itzulgarria da, beraz, kristalaren ezaugarri hau erabiliz, tentsio alternoak gehituz kristalaren bi muturretara, txipak bibrazio mekanikoa sortuko du, eta aldi berean eremu elektriko alternoak sortuko ditu. Hala ere, kristalak sortutako bibrazio eta eremu elektriko hau, oro har, txikia da, baina maiztasun jakin batean dagoen bitartean, anplitudea nabarmen handituko da, zirkuitu-diseinatzaileok askotan ikusten dugun LC begiztaren erresonantziaren antzera.

II. Kristal-oszilazioen sailkapena (aktiboak eta pasiboak)

① Kristal osziladore pasiboa

Kristal pasiboa kristal bat da, normalean 2 pineko gailu ez-polarra (kristal pasibo batzuek polaritaterik gabeko pin finko bat dute).

Kristal osziladore pasiboak, oro har, karga-kondentsadoreak eratutako erloju-zirkuituan oinarritu behar du oszilazio-seinalea (uhin sinusoidalaren seinalea) sortzeko.

② Kristal osziladore aktiboa

Kristal osziladore aktibo bat osziladore bat da, normalean 4 pin dituena. Kristal osziladore aktiboak ez du CPUaren barne osziladorerik behar uhin karratu seinalea sortzeko. Kristal elikatze iturri aktibo batek erloju seinalea sortzen du.

Kristal osziladore aktiboaren seinalea egonkorra da, kalitatea hobea da eta konexio modua nahiko sinplea da, zehaztasun errorea kristal osziladore pasiboarena baino txikiagoa da eta prezioa kristal osziladore pasiboa baino garestiagoa da.

III. Kristal osziladorearen oinarrizko parametroak

Kristal osziladore orokorraren oinarrizko parametroak hauek dira: funtzionamendu-tenperatura, zehaztasun-balioa, egokitze-kapazitantzia, pakete-forma, nukleo-maiztasuna eta abar.

Kristal osziladorearen maiztasun nagusia: kristalaren maiztasun orokorraren aukera maiztasun osagaien eskakizunen araberakoa da, MCUa, oro har, tarte bat da, gehienak 4M-tik dozenaka M-ra bitartekoak.

Kristalaren bibrazioaren zehaztasuna: kristalaren bibrazioaren zehaztasuna oro har ±5PPM, ±10PPM, ±20PPM, ±50PPM, etab. da, zehaztasun handiko erloju-txipak oro har ±5PPM barruan daude, eta erabilera orokorrak ±20PPM inguru aukeratuko du.

Kristal osziladorearen kapazitantzia egokitzea: normalean kapazitantziaren balioa egokituz, kristal osziladorearen nukleo-maiztasuna alda daiteke, eta gaur egun, metodo hau erabiltzen da zehaztasun handiko kristal osziladorea doitzeko.

Zirkuitu-sisteman, abiadura handiko erloju-seinale-lerroak du lehentasun handiena. Erloju-lerroa seinale sentikorra da, eta maiztasuna zenbat eta handiagoa izan, orduan eta lerro laburragoa behar da seinalearen distortsioa minimoa izan dadin.

Gaur egun, zirkuitu askotan, sistemaren kristal erlojuaren maiztasuna oso altua da, beraz, harmonikoekin interferentzia egitearen energia ere handia da, harmonikoak sarrera eta irteera bi lerroetatik eratorriak izango dira, baina baita espazioko erradiaziotik ere, eta horrek ere kristal osziladorearen PCB diseinua arrazoizkoa ez bada, erradiazio galdu arazo handia sor dezake, eta sortu ondoren, zaila da beste metodo batzuekin konpontzea. Hori dela eta, oso garrantzitsua da kristal osziladorearen eta CLK seinale lerroaren diseinua PCB plaka kokatzen denean.