수정 발진기는 디지털 회로 설계의 핵심입니다. 일반적으로 회로 설계에서 수정 발진기는 디지털 회로의 심장으로 사용됩니다. 디지털 회로의 모든 작업은 클록 신호와 분리할 수 없으며 수정 발진기는 전체 시스템의 정상적인 시작을 직접 제어하는 ​​핵심 버튼입니다. 디지털 회로 설계에서 수정 발진기를 볼 수 있다고 할 수 있습니다.

I. 수정 발진기란 무엇인가요?

수정 발진기는 일반적으로 석영 수정 발진기와 수정 수정 공진기 두 가지를 통칭하며, 수정 발진기라고도 합니다. 두 발진기 모두 수정의 압전 효과를 이용하여 제작됩니다.

수정 발진기는 다음과 같이 작동합니다. 수정의 두 전극에 전기장을 인가하면 수정은 기계적 변형을 일으키고, 반대로 수정의 양 끝에 기계적 압력을 가하면 수정은 전기장을 생성합니다. 이 현상은 가역적이므로 수정의 이러한 특성을 이용하여 수정의 양 끝에 교류 전압을 인가하면 칩은 기계적 진동을 발생시키고 동시에 교류 전기장을 생성합니다. 그러나 수정에 의해 생성되는 이 진동과 전기장은 일반적으로 작지만, 특정 주파수에 도달하면 진폭이 크게 증가하는데, 이는 회로 설계자들이 흔히 보는 LC 루프 공진과 유사합니다.

II. 수정 진동의 분류(능동 및 수동)

① 수동 수정 발진기

수동형 수정은 일반적으로 2핀 비극성 소자인 수정입니다(일부 수동형 수정은 극성이 없는 고정된 핀을 갖습니다).

수동 수정 발진기는 일반적으로 부하 커패시터에 의해 형성된 클록 회로에 의존하여 발진 신호(사인파 신호)를 생성해야 합니다.

② 능동 수정 발진기

능동형 크리스털 발진기는 일반적으로 4개의 핀을 가진 발진기입니다. 능동형 크리스털 발진기는 구형파 신호를 생성하기 위해 CPU 내부 발진기를 필요로 하지 않습니다. 능동형 크리스털 전원 공급 장치는 클럭 신호를 생성합니다.

능동 수정 발진기의 신호는 안정적이고, 품질이 우수하며, 연결 모드가 비교적 간단하고, 정밀도 오차가 수동 수정 발진기보다 작고, 가격도 수동 수정 발진기보다 비쌉니다.

III. 수정 발진기의 기본 파라미터

일반적인 수정 발진기의 기본 매개변수는 다음과 같습니다: 작동 온도, 정밀도 값, 정합 정전용량, 패키지 형태, 코어 주파수 등.

수정 발진기의 핵심 주파수: 일반적인 수정 발진기 주파수의 선택은 주파수 구성 요소의 요구 사항에 따라 달라지며, MCU는 일반적으로 범위가 있으며 대부분은 4M에서 수십 M입니다.

수정 진동 정확도: 수정 진동의 정확도는 일반적으로 ±5PPM, ±10PPM, ±20PPM, ±50PPM 등이며, 고정밀 클록 칩은 일반적으로 ±5PPM 이내이며 일반적으로 ±20PPM 정도를 선택합니다.

수정 발진기의 매칭 캐패시턴스: 일반적으로 매칭 캐패시턴스 값을 조정하여 수정 발진기의 코어 주파수를 변경할 수 있으며, 현재 이 방법을 사용하여 고정밀 수정 발진기를 조정합니다.

회로 시스템에서는 고속 클록 신호선이 가장 높은 우선순위를 갖습니다. 클록선은 민감한 신호이므로 주파수가 높을수록 신호 왜곡을 최소화하기 위해 더 짧은 선이 필요합니다.

현재 많은 회로에서 시스템의 수정 발진기 클럭 주파수가 매우 높아 고조파 간섭 에너지 또한 강합니다. 고조파는 입출력 두 선로에서 발생하지만, 공간 복사에서도 발생합니다. 이는 수정 발진기의 PCB 레이아웃이 적절하지 않을 경우 강한 표유 복사 문제를 쉽게 발생시키고, 일단 발생하면 다른 방법으로는 해결하기 어렵습니다. 따라서 PCB 레이아웃 시 수정 발진기와 CLK 신호선 레이아웃은 매우 중요합니다.