Oscilatori kristalor është çelësi në projektimin e qarqeve dixhitale, zakonisht në projektimin e qarqeve, oscilatori kristalor përdoret si zemra e qarkut dixhital, e gjithë puna e qarkut dixhital është e pandashme nga sinjali i orës, dhe vetëm oscilatori kristalor është butoni kyç që kontrollon drejtpërdrejt fillimin normal të të gjithë sistemit, mund të thuhet se nëse ka një projektim qarku dixhital, mund të shihet oscilatori kristalor.
I. Çfarë është një oscilator kristali?
Oscilatori kristalor në përgjithësi i referohet dy llojeve: oscilatorit të kristalit të kuarcit dhe rezonatorit të kristalit të kuarcit, dhe mund të quhet edhe drejtpërdrejt oscilator kristali. Të dy janë bërë duke përdorur efektin piezoelektrik të kristaleve të kuarcit.
Oscilatori i kristalit funksionon kështu: kur një fushë elektrike aplikohet në dy elektrodat e kristalit, kristali do të pësojë deformim mekanik, dhe përkundrazi, nëse presioni mekanik aplikohet në dy skajet e kristalit, kristali do të prodhojë një fushë elektrike. Ky fenomen është i kthyeshëm, kështu që duke përdorur këtë karakteristikë të kristalit, duke shtuar tensione alternative në të dy skajet e kristalit, çipi do të prodhojë dridhje mekanike, dhe në të njëjtën kohë do të prodhojë fusha elektrike alternative. Megjithatë, kjo dridhje dhe fushë elektrike e gjeneruar nga kristali është përgjithësisht e vogël, por për sa kohë që është në një frekuencë të caktuar, amplituda do të rritet ndjeshëm, ngjashëm me rezonancën e lakut LC që ne projektuesit e qarqeve shpesh e shohim.
II. Klasifikimi i lëkundjeve kristalore (aktive dhe pasive)
① Oscilator kristali pasiv
Kristali pasiv është një kristal, përgjithësisht një pajisje jopolare me 2 kunja (disa kristale pasive kanë një kunj të fiksuar pa polaritet).
Oscilatori pasiv i kristalit në përgjithësi duhet të mbështetet në qarkun e orës të formuar nga kondensatori i ngarkesës për të gjeneruar sinjalin oscilues (sinjal sinusoidal).
② Oscilator kristali aktiv
Një oscilator kristali aktiv është një oscilator, zakonisht me 4 kunja. Oscilatori i kristalit aktiv nuk kërkon oscilatorin e brendshëm të CPU-së për të prodhuar një sinjal me valë katrore. Një furnizim me energji kristali aktiv gjeneron një sinjal ore.
Sinjali i oscilatorit aktiv të kristalit është i qëndrueshëm, cilësia është më e mirë dhe mënyra e lidhjes është relativisht e thjeshtë, gabimi i saktësisë është më i vogël se ai i oscilatorit pasiv të kristalit dhe çmimi është më i shtrenjtë se oscilatori pasiv i kristalit.
III. Parametrat bazë të oscilatorit kristalor
Parametrat bazë të oscilatorit të përgjithshëm kristalor janë: temperatura e funksionimit, vlera e saktësisë, kapaciteti i përputhshëm, forma e paketimit, frekuenca e bërthamës e kështu me radhë.
Frekuenca thelbësore e oscilatorit kristalor: Zgjedhja e frekuencës së përgjithshme të kristalit varet nga kërkesat e komponentëve të frekuencës, si mikrokontrollori (MCU) në përgjithësi është një diapazon, shumica e të cilave janë nga 4M në dhjetëra M.
Saktësia e dridhjes së kristalit: saktësia e dridhjes së kristalit është përgjithësisht ±5PPM, ±10PPM, ±20PPM, ±50PPM, etj., çipat e orës me precizion të lartë janë përgjithësisht brenda ±5PPM, dhe përdorimi i përgjithshëm do të zgjedhë rreth ±20PPM.
Kapaciteti përputhës i oscilatorit kristalor: zakonisht duke rregulluar vlerën e kapacitetit përputhës, frekuenca thelbësore e oscilatorit kristalor mund të ndryshohet, dhe aktualisht, kjo metodë përdoret për të rregulluar oscilatorin kristalor me precizion të lartë.
Në sistemin e qarkut, linja e sinjalit të orës me shpejtësi të lartë ka përparësinë më të lartë. Linja e orës është një sinjal i ndjeshëm, dhe sa më e lartë të jetë frekuenca, aq më e shkurtër kërkohet linja për të siguruar që shtrembërimi i sinjalit të jetë minimal.
Tani në shumë qarqe, frekuenca e orës kristalore të sistemit është shumë e lartë, kështu që energjia e ndërhyrjes në harmonika është gjithashtu e fortë. Harmonikat do të rrjedhin nga dy linjat hyrëse dhe dalëse, por edhe nga rrezatimi hapësinor, gjë që gjithashtu çon në faktin se nëse paraqitja e PCB-së së oscilatorit kristalor nuk është e arsyeshme, ajo do të shkaktojë lehtësisht një problem të rrezatimit të fortë devijues, dhe pasi të prodhohet, është e vështirë të zgjidhet me metoda të tjera. Prandaj, është shumë e rëndësishme për oscilatorin kristalor dhe paraqitjen e linjës së sinjalit CLK kur vendoset pllaka e PCB-së.