Kristalshringir eru lykillinn í hönnun stafrænna hringrása. Í hönnun hringrása eru kristalshringir venjulega notaðir sem hjarta stafrænu hringrásarinnar. Öll vinna stafrænu hringrásarinnar er óaðskiljanleg frá klukkumerkinu. Kristalshringurinn er lykilhnappurinn sem stýrir beint eðlilegri ræsingu alls kerfisins. Hægt er að segja að ef stafræn hringrás er hönnuð má sjá kristalshringinn.

I. Hvað er kristal oscillator?

Kristalsolli vísar almennt til tveggja gerða af kvarskristallsolli og kvarskristallóm, og má einnig kalla þá beint kristalsolli. Báðir eru framleiddir með því að nota piezoelectric áhrif kvarskristalla.

Kristalsveiflarinn virkar svona: þegar rafsvið er beitt á tvær rafskautir kristalsins mun kristallinn verða fyrir vélrænni aflögun, og ef vélrænn þrýstingur er beitt á báða enda kristalsins mun kristallinn mynda rafsvið. Þetta fyrirbæri er afturkræft, þannig að með því að nota þennan eiginleika kristalsins og bæta við skiptisspennu á báða enda kristalsins mun örgjörvinn framleiða vélrænan titring og á sama tíma mynda skiptisrafsvið. Hins vegar er þessi titringur og rafsvið sem kristalinn myndar almennt lítill, en svo lengi sem hann er á ákveðinni tíðni mun sveifluvíddin aukast verulega, svipað og LC lykkjuómun sem við rafrásahönnuðir sjáum oft.

II. Flokkun kristalsveiflna (virkra og óvirkra)

① Óvirkur kristal oscillator

Óvirkur kristall er kristall, yfirleitt tveggja pinna óskautaður búnaður (sumir óvirkir kristallar eru með fastan pinna án pólunar).

Óvirkur kristalsoscillator þarf almennt að reiða sig á klukkurásina sem myndast af álagsþéttinum til að mynda sveiflumerkið (sínusbylgjumerki).

② Virkur kristal oscillator

Virkur kristalsolli er oscillator, venjulega með 4 pinnum. Virkur kristalsolli þarf ekki innri oscillator örgjörvans til að framleiða ferningsbylgjumerki. Virkur kristalstraumgjafi býr til klukkumerki.

Merki virks kristalsveiflubúnaðar er stöðugt, gæðin eru betri og tengingaraðferðin er tiltölulega einföld, nákvæmnisvillan er minni en hjá óvirkum kristalsveiflubúnaði og verðið er dýrara.

III. Grunnbreytur kristalsollivara

Grunnbreytur almennra kristal oscillators eru: rekstrarhitastig, nákvæmni gildi, samsvörunargeta, pakkningarform, kjarnatíðni og svo framvegis.

Kjarnatíðni kristalsins: Val á almennri kristaltíðni fer eftir kröfum tíðniþáttanna, eins og örgjörvinn er almennt á bilinu 4M til tugi M.

Nákvæmni kristaltitrings: Nákvæmni kristaltitrings er almennt ±5PPM, ±10PPM, ±20PPM, ±50PPM, o.s.frv., nákvæmni klukkuflísar með mikilli nákvæmni eru almennt innan ±5PPM, og almenn notkun mun velja um ±20PPM.

Samsvörunarrýmd kristalshveljarans: Venjulega er hægt að breyta kjarnatíðni kristalshveljarans með því að stilla gildi samsvörunarrýmdarins og nú er þessi aðferð notuð til að stilla nákvæma kristalshveljara.

Í rafrásarkerfinu hefur háhraða klukkulínan hæsta forgang. Klukkulínan er viðkvæmt merki og því hærri sem tíðnin er, því styttri þarf línan til að tryggja að röskun á merkinu sé í lágmarki.

Nú í mörgum rásum er klukkutíðni kristalsins mjög há, þannig að orkan sem truflar harmonískar sveiflur er einnig sterk. Harmonískar sveiflur verða fengnar úr inntaks- og úttakslínum tveggja, en einnig frá geislun í rúmi. Þetta leiðir einnig til þess að ef uppsetning rafrásarplötunnar á kristalshvellunni er ekki sanngjörn, getur hún auðveldlega valdið vandamáli með villugeislun, sem þegar hún hefur myndast er erfitt að leysa með öðrum aðferðum. Þess vegna er mjög mikilvægt að hafa í huga uppsetningu kristalshvellunnar og CLK merkjalínunnar þegar rafrásarplöturnar eru lagðar út.