Кристалниот осцилатор е клучот во дизајнот на дигитални кола, обично во дизајнот на кола, кристалниот осцилатор се користи како срце на дигиталното коло, целата работа на дигиталното коло е неразделна од сигналот на часовникот, а само кристалниот осцилатор е клучното копче кое директно го контролира нормалниот почеток на целиот систем, може да се каже дека ако постои дизајн на дигитално коло, може да се види кристалниот осцилатор.

I. Што е кристален осцилатор?

Кристален осцилатор генерално се однесува на два вида кварцен кристален осцилатор и кварцен кристален резонатор, а може директно да се нарече и кристален осцилатор. И двата се направени со пиезоелектричен ефект на кварцните кристали.

Кристалниот осцилатор работи вака: кога електрично поле се применува на двете електроди на кристалот, кристалот ќе претрпи механичка деформација, а обратно, ако се примени механички притисок на двата краја на кристалот, кристалот ќе произведе електрично поле. Овој феномен е реверзибилен, па користејќи ја оваа карактеристика на кристалот, додавајќи наизменични напони на двата краја на кристалот, чипот ќе произведе механички вибрации, а во исто време ќе произведе наизменични електрични полиња. Сепак, оваа вибрација и електрично поле генерирано од кристалот е генерално мало, но сè додека е на одредена фреквенција, амплитудата ќе биде значително зголемена, слично на резонанцата на LC јамката што ние дизајнерите на кола често ја гледаме.

II. Класификација на кристалните осцилации (активни и пасивни)

① Пасивен кристален осцилатор

Пасивниот кристал е кристал, генерално 2-пински неполарен уред (некои пасивни кристали имаат фиксен пин без поларитет).

Пасивниот кристален осцилатор генерално треба да се потпира на тактното коло формирано од кондензаторот на оптоварување за да генерира осцилирачки сигнал (синусоиден сигнал).

② Активен кристален осцилатор

Активен кристален осцилатор е осцилатор, обично со 4 пина. На активниот кристален осцилатор не му е потребен внатрешниот осцилатор на процесорот за да произведе квадратен сигнал. Напојувањето со активен кристал генерира тактен сигнал.

Сигналот на активниот кристален осцилатор е стабилен, квалитетот е подобар, а режимот на поврзување е релативно едноставен, грешката во прецизноста е помала од онаа на пасивниот кристален осцилатор, а цената е поскапа од пасивниот кристален осцилатор.

III. Основни параметри на кристалниот осцилатор

Основните параметри на општиот кристален осцилатор се: работна температура, прецизна вредност, соодветна капацитивност, форма на пакетот, фреквенција на јадрото и така натаму.

Јадрото на фреквенцијата на кристалниот осцилатор: Изборот на општата кристална фреквенција зависи од барањата на компонентите на фреквенцијата, како што е микроконтролерот, генерално има опсег, од кои повеќето се од 4M до десетици M.

Точност на вибрациите на кристалите: точноста на вибрациите на кристалите е генерално ±5PPM, ±10PPM, ±20PPM, ±50PPM, итн., високопрецизните часовни чипови се генерално во рамките на ±5PPM, а општата употреба ќе избере околу ±20PPM.

Соодветна капацитивност на кристалниот осцилатор: обично со прилагодување на вредноста на соодветниот капацитивност, може да се промени основната фреквенција на кристалниот осцилатор, и во моментов, овој метод се користи за прилагодување на високопрецизниот кристален осцилатор.

Во системот на кола, линијата на сигналот со голема брзина на часовникот има највисок приоритет. Линијата на часовникот е чувствителен сигнал, и колку е поголема фреквенцијата, толку е пократка линијата за да се обезбеди минимално нарушување на сигналот.

Сега, во многу кола, фреквенцијата на кристалниот часовник на системот е многу висока, па енергијата на пречки со хармониците е исто така силна, хармониците ќе бидат изведени од влезните и излезните две линии, но исто така и од вселенското зрачење, што исто така доведува до тоа ако распоредот на PCB на кристалниот осцилатор не е разумен, лесно ќе предизвика проблем со силно заскитано зрачење, и откако ќе се произведе, тешко е да се реши со други методи. Затоа, многу е важно за кристалниот осцилатор и CLK сигналната линија кога е поставена PCB плочата.