Kideoskillaattori on avain digitaalisen piirin suunnittelussa. Yleensä piirin suunnittelussa kideoskillaattoria käytetään digitaalisen piirin sydämenä. Kaikki digitaalisen piirin työ on erottamatonta kellosignaalista. Juuri kideoskillaattori on avainpainike, joka ohjaa suoraan koko järjestelmän normaalia käynnistystä. Voidaan sanoa, että jos digitaalinen piirin suunnittelu on olemassa, kideoskillaattori näkyy.

I. Mikä on kideoskillaattori?

Kideoskillaattorilla tarkoitetaan yleensä kahdenlaisia ​​kvartsikideoskillaattoreita ja kvartsikideresonaattoreita, ja niitä voidaan myös suoraan kutsua kideoskillaattoreiksi. Molemmat valmistetaan kvartsikiteiden pietsosähköisen vaikutuksen avulla.

Kideoskillaattori toimii näin: kun kiteen kahteen elektrodiin kohdistetaan sähkökenttä, kide muuttuu mekaanisesti. Jos kiteen kahteen päähän kohdistetaan mekaanista painetta, kide tuottaa sähkökentän. Tämä ilmiö on palautuva, joten käyttämällä tätä kiteen ominaisuutta ja lisäämällä vaihtojännitteitä kiteen molempiin päihin, siru tuottaa mekaanista värähtelyä ja samalla vaihtuvia sähkökenttiä. Tämä kiteen synnyttämä värähtely ja sähkökenttä ovat kuitenkin yleensä pieniä, mutta niin kauan kuin ne ovat tietyllä taajuudella, amplitudi kasvaa merkittävästi, samalla tavalla kuin LC-silmukan resonanssi, jota piirisuunnittelijat usein näkevät.

II. Kitevärähtelyjen luokittelu (aktiiviset ja passiiviset)

① Passiivinen kideoskillaattori

Passiivikide on kide, yleensä 2-nastainen ei-polaarinen laite (joissakin passiivikiteissä on kiinteä nasta ilman napaisuutta).

Passiivisen kideoskillaattorin on yleensä luotettava kuormakondensaattorin muodostamaan kellopiiriin värähtelysignaalin (siniaaltosignaalin) tuottamiseksi.

② Aktiivinen kideoskillaattori

Aktiivinen kideoskillaattori on oskillaattori, jossa on yleensä neljä nastaa. Aktiivinen kideoskillaattori ei vaadi suorittimen sisäistä oskillaattoria tuottaakseen suorakaiteen muotoista signaalia. Aktiivinen kidevirtalähde tuottaa kellosignaalin.

Aktiivisen kideoskillaattorin signaali on vakaa, laatu on parempi ja liitäntätapa on suhteellisen yksinkertainen, tarkkuusvirhe on pienempi kuin passiivisen kideoskillaattorin ja hinta on kalliimpi kuin passiivisen kideoskillaattorin.

III. Kideoskillaattorin perusparametrit

Yleisen kideoskillaattorin perusparametrit ovat: käyttölämpötila, tarkkuusarvo, sovituskapasitanssi, pakkausmuoto, ydintaajuus ja niin edelleen.

Kideoskillaattorin ydintaajuus: Yleisen kidetaajuuden valinta riippuu taajuuskomponenttien vaatimuksista, kuten MCU:n, taajuusalue on yleensä 4M:stä kymmeniin M:iin.

Kiteen värähtelyn tarkkuus: Kiteen värähtelyn tarkkuus on yleensä ±5PPM, ±10PPM, ±20PPM, ±50PPM jne. Tarkkojen kellosirujen tarkkuus on yleensä ±5PPM, ja yleinen käyttö on noin ±20PPM.

Kideoskillaattorin sovituskapasitanssi: yleensä säätämällä sovituskapasitanssin arvoa voidaan muuttaa kideoskillaattorin ydintaajuutta, ja tällä hetkellä tätä menetelmää käytetään korkean tarkkuuden kideoskillaattorin säätämiseen.

Piirijärjestelmässä nopealla kellosignaalilinjalla on korkein prioriteetti. Kellolinja on herkkä signaali, ja mitä korkeampi taajuus, sitä lyhyemmän linjan tarvitaan signaalin vääristymän minimoimiseksi.

Nykyään monissa piireissä järjestelmän kidekellotaajuus on erittäin korkea, joten harmonisten häiriöiden energia on myös voimakas. Harmonit tulevat sekä tulo- että lähtöjohdoista, mutta myös avaruussäteilystä. Jos kideoskillaattorin piirilevyn asettelu ei ole järkevä, se aiheuttaa helposti voimakkaan hajasäteilyn. Kun se syntyy, sitä on vaikea ratkaista muilla menetelmillä. Siksi on erittäin tärkeää, että kideoskillaattori ja CLK-signaalilinja sijoitellaan piirilevyä asennettaessa.