კრისტალური ოსცილატორი ციფრული სქემების დიზაინში გასაღებია, როგორც წესი, სქემების დიზაინში კრისტალური ოსცილატორი გამოიყენება ციფრული სქემის გულად, ციფრული სქემის მთელი მუშაობა განუყოფელია საათის სიგნალისგან და მხოლოდ კრისტალური ოსცილატორია გასაღები ღილაკი, რომელიც პირდაპირ აკონტროლებს მთელი სისტემის ნორმალურ დაწყებას, შეიძლება ითქვას, რომ თუ არსებობს ციფრული სქემის დიზაინი, კრისტალური ოსცილატორის დანახვაც შესაძლებელია.
I. რა არის კრისტალური ოსცილატორი?
კრისტალური ოსცილატორი ზოგადად ორი სახის კვარცის კრისტალურ ოსცილატორსა და კვარცის კრისტალურ რეზონატორს გულისხმობს და ასევე შეიძლება პირდაპირ კრისტალური ოსცილატორიც ვუწოდოთ. ორივე დამზადებულია კვარცის კრისტალების პიეზოელექტრული ეფექტის გამოყენებით.
კრისტალური ოსცილატორი ასე მუშაობს: როდესაც კრისტალის ორ ელექტროდზე ელექტრული ველი გამოიყენება, კრისტალი განიცდის მექანიკურ დეფორმაციას და პირიქით, თუ კრისტალის ორ ბოლოზე მექანიკური წნევა გამოიყენება, კრისტალი წარმოქმნის ელექტრულ ველს. ეს ფენომენი შექცევადია, ამიტომ კრისტალის ამ მახასიათებლის გამოყენებით, კრისტალის ორივე ბოლოზე ალტერნატიული ძაბვების დამატებით, ჩიპი წარმოქმნის მექანიკურ ვიბრაციას და ამავდროულად წარმოქმნის ალტერნატიულ ელექტრულ ველებს. თუმცა, კრისტალის მიერ წარმოქმნილი ეს ვიბრაცია და ელექტრული ველი ზოგადად მცირეა, მაგრამ სანამ ის გარკვეულ სიხშირეზეა, ამპლიტუდა მნიშვნელოვნად გაიზრდება, LC მარყუჟის რეზონანსის მსგავსად, რომელსაც ჩვენ, სქემების დიზაინერები, ხშირად ვხედავთ.
II. კრისტალური რხევების კლასიფიკაცია (აქტიური და პასიური)
① პასიური ბროლის ოსცილატორი
პასიური კრისტალი არის კრისტალი, ძირითადად 2-პინიანი არაპოლარული მოწყობილობა (ზოგიერთ პასიურ კრისტალს აქვს ფიქსირებული პინი პოლარობის გარეშე).
პასიური კრისტალური ოსცილატორი, როგორც წესი, რხევითი სიგნალის (სინუსოიდური ტალღის სიგნალის) გენერირებისთვის დატვირთვის კონდენსატორის მიერ ფორმირებულ საათის წრედზე უნდა დაეყრდნოს.
② აქტიური კრისტალური ოსცილატორი
აქტიური კრისტალური ოსცილატორი არის ოსცილატორი, რომელიც ჩვეულებრივ 4 პინით არის აღჭურვილი. აქტიური კრისტალური ოსცილატორი არ საჭიროებს პროცესორის შიდა ოსცილატორს კვადრატული ტალღის სიგნალის წარმოსაქმნელად. აქტიური კრისტალის კვების წყარო წარმოქმნის საათის სიგნალს.
აქტიური კრისტალური ოსცილატორის სიგნალი სტაბილურია, ხარისხი უკეთესია და შეერთების რეჟიმი შედარებით მარტივია, სიზუსტის შეცდომა უფრო მცირეა, ვიდრე პასიური კრისტალური ოსცილატორის და ფასი უფრო მაღალია, ვიდრე პასიური კრისტალური ოსცილატორის.
III. კრისტალური ოსცილატორის ძირითადი პარამეტრები
ზოგადი კრისტალური ოსცილატორის ძირითადი პარამეტრებია: სამუშაო ტემპერატურა, სიზუსტის მნიშვნელობა, შესაბამისი ტევადობა, პაკეტის ფორმა, ბირთვის სიხშირე და ა.შ.
კრისტალური ოსცილატორის ძირითადი სიხშირე: ზოგადი კრისტალური სიხშირის არჩევანი დამოკიდებულია სიხშირის კომპონენტების მოთხოვნებზე, მაგალითად, მიკროკონტროლერი, როგორც წესი, დიაპაზონშია, რომელთა უმეტესობა 4 მბ-დან ათეულობით მბ-მდეა.
კრისტალის ვიბრაციის სიზუსტე: კრისტალის ვიბრაციის სიზუსტე ზოგადად ±5PPM, ±10PPM, ±20PPM, ±50PPM და ა.შ., მაღალი სიზუსტის საათის ჩიპები ზოგადად ±5PPM-ის ფარგლებშია და ზოგადი გამოყენებისთვის დაახლოებით ±20PPM იქნება.
კრისტალური ოსცილატორის შესაბამისი ტევადობა: როგორც წესი, შესაბამისი ტევადობის მნიშვნელობის რეგულირებით, შესაძლებელია კრისტალური ოსცილატორის ბირთვის სიხშირის შეცვლა და ამჟამად ეს მეთოდი გამოიყენება მაღალი სიზუსტის კრისტალური ოსცილატორის რეგულირებისთვის.
წრედურ სისტემაში მაღალი პრიორიტეტი აქვს მაღალი სიჩქარის საათის სიგნალის ხაზს. საათის ხაზი მგრძნობიარე სიგნალია და რაც უფრო მაღალია სიხშირე, მით უფრო მოკლე ხაზია საჭირო სიგნალის მინიმალური დამახინჯების უზრუნველსაყოფად.
ახლა, ბევრ წრედში, სისტემის კრისტალური საათის სიხშირე ძალიან მაღალია, ამიტომ ჰარმონიკებში ჩარევის ენერგიაც ძლიერია. ჰარმონიკები წარმოიქმნება შემავალი და გამომავალი ორი ხაზიდან, ასევე სივრცითი გამოსხივებისგან, რაც ასევე იწვევს იმ ფაქტს, რომ თუ კრისტალური ოსცილატორის PCB განლაგება არ არის გონივრული, ეს ადვილად გამოიწვევს ძლიერი გაფანტული გამოსხივების პრობლემას და მისი წარმოქმნის შემდეგ, სხვა მეთოდებით გადაჭრა რთულია. ამიტომ, კრისტალური ოსცილატორისა და CLK სიგნალის ხაზის განლაგებისთვის ძალიან მნიშვნელოვანია PCB დაფის განლაგება.