Diseño electrónico - Aplicación del Oscilador de cristal y diseño razonable de Placa de circuito impreso

ApliCación y selección razonaBle del Oscilador de cresta Placa de circuito impreso Diseño

A menudo comparamos el oscilador de cristal con el núcleo de un circuito digital.Esto se debe a que todos los circuitos digitales funcionan sin señales de reloj.El Oscilador de Cristal controla directamente todo el sistema.Si el Oscilador de cresta no funciona,todo el sistema se detendrá.Por lo tanto,el Oscilador de cresta es un requisito previo para que el circuito digital comience a funcionar.Los osciladores de cristal de los que hablamos a menudo son los osciladores de cristal de cuarzo y los resonadores de cristal de cuarzo.Todos ellos se basan en el efecto piezoeléctrico del cristal de cuarzo.El campo eléctrico aplicado a los dos electrodos del cristal de cuarzo provocará la deformación mecánica del cristal.Por el contrario,si se aplica presión mecánica a ambos lados del cristal,se genera un campo eléctrico en el cresta.Además,ambos fenómenos son reversibles.Aprovechando esta característica,la oblea producirá vibraciones mecánicas cuando se aplique tensión alterna a ambos lados del cresta.Al mismo tiempo,se genera un campo eléctrico alterno.Por lo general, la vibración y el campo eléctrico son pequeños,pero la amplitud aumenta significativamente a cierta frecuencia.Se trata de una resonancia piezoeléctrica,similar a la resonancia de un circuito LC ordinario.

Como núcleo del circuito digital,¿cómo funcionan los osciladores de cristal en los productos inteligentes?Para los productos inteligentes para el hogar, tales como aire acondicionado, cortina, seguridad, vigilancia,etc,se requiere módulo de transmisión inalámbrica.Enviar módulos de un extremo a otro a través de protocolos como Bluetooth,Wifi o ZigBee, O directamente a través de control del teléfono celular,El oscilador de cristal es un componente del módulo inalámbrico. Estabilidad de todo el sistema,Por lo tanto, seleccione el oscilador de cristal utilizado en el sistema, Determinar el éxito o el fracaso de los circuitos digitales.

Debido a la importancia del Oscilador de cristal en el circuito digital, Tenemos que tener cuidado al usarlo y usarlo. Diseñoing:
1)Hay un cristal de cuarzo dentro del oscilador de cristal.Cuando se somete a un impacto externo o una caída, Puede causar que el cristal de cuarzo se rompa continuamente,Esto hará que el oscilador de cristal no vibre,Por lo tanto,Cuando sea necesario, se debe tener en cuenta la instalación fiable del oscilador de cristal. DiseñoCorte el circuito.

2) Preste atención a la temperatura de soldadura durante la soldadura manual o soldadura a máquina. Oscilador de cristal sensible a la temperatura, La temperatura de soldadura no debe ser demasiado alta, El tiempo de calentamiento debe ser lo más corto posible? Una disposición razonable del oscilador de cristal puede suprimir la interferencia de radiación del sistema.

1.Descripción del problema

Este producto es una cámara de campo.El interior se divide en cinco partes:placa de control,placa de sensores,cámara,tarjeta de memoria SD y batería.La carcasa es de plástico.La placa sólo tiene dos interfaces:interfaz de alimentación externa dc5v e interfaz USB para la transmisión de datos. Después de la prueba de radiación, se encuentra que la radiación de ruido armónico existe cerca de 33 MHz.

2.Analizar el problema

La estructura de la carcasa de este producto está fabricada con un material no apantallante. En la prueba de la máquina, sólo el cable de alimentación y el cable USB salen de la carcasa. ¿Es la frecuencia de interferencia de la radiación del cable de alimentación y el cable USB? Así que..., se probaron algunos pasos por separado:

(1) Sólo añadir un anillo magnético al cable de alimentación, el resultado de la prueba: la mejora no es evidente;

(2) Sólo añadir un anillo magnético al cable USB, el resultado de la prueba: la mejora sigue sin ser obvia;

(3) Se añade un anillo magnético tanto al cable USB como al cable de alimentación. Resultado de la prueba: el efecto de mejora es obvio, Y la frecuencia de interferencia total disminuye. Como se puede ver arriba, la frecuencia de interferencia proviene de dos interfaces. No se trata de un problema con la interfaz de alimentación o USB, sino que la frecuencia de interferencia interna está acoplada a estas dos interfaces. Enmascarar sólo una interfaz no resuelve este problema. problema. Después de la medición de campo cercano, encontró frecuencia de interferencia de 32,768 kHz oscilador de cristal para la placa de control, Produce una fuerte radiación espacial, Por lo tanto, las trazas circundantes y gnd se acoplan a 32,768 kHz ruido armónico, A continuación, la radiación de acoplamiento entre el cable USB y el cable de alimentación a través de la interfaz. El problema con este cristal es causado por los dos problemas siguientes:

a.Oscilador de cristal demasiado cerca del borde de la placa de circuito,Esto puede conducir fácilmente al ruido del Oscilador de cristal.
b.Hay una línea de señal debajo del Oscilador de cristal,Esto puede conducir fácilmente al ruido armónico del Oscilador de cristal acoplado a la línea de señal.
c.El dispositivo de filtrado se coloca debajo del Oscilador de cristal,La Capacitancia filtrada y la resistencia coincidente no se establecen de acuerdo con la dirección de flujo de la señal,Esto hace que el efecto filtrante del dispositivo filtrante sea peor.

3.Solución

De acuerdo con el análisis,se extraen las siguientes contramedidas:

(1) El condensador de filtro y la resistencia de adaptación del cristal deben colocarse primero cerca del chip de la CPU, lejos del borde de la placa;

(2) Recuerde no colocar la masa en la zona de colocación del cristal y en la zona de proyección inferior;

(3) Los condensadores de filtro y las resistencias de adaptación del cristal están dispuestos de acuerdo con la dirección de flujo de la señal, y se colocan de forma ordenada y compacta cerca del cristal;

(4) Coloque el cristal cerca del chip, El cableado entre los dos debe ser lo más corto y recto posible.

4.Conclusión

Hoy en día, muchos osciladores de cristal del sistema tienen alta frecuencia de reloj y alta energía armónica de interferencia. Los armónicos de interferencia se transmiten no sólo de sus dos vías de entrada y salida, pero también hay radiación desde el espacio. Si el diseño no es razonable, puede ser muy potente. El problema de la radiación acústica es difícil de resolver de otra manera, Así que el oscilador de cristal y la línea de reloj.
Prevención PCB Board Diseño of crystal oscillator

(1) El condensador de acoplamiento debe colocarse lo más cerca posible de la clavija de alimentación del oscilador de cristal, y el orden de colocación: de acuerdo con la dirección de la fuente de alimentación, reducir la capacitancia del máximo al mínimo, y el valor de capacitancia del condensador está cerca de la clavija de alimentación.

(1) El valor de la capacitancia del condensador está cerca de la clavija de alimentación.

(2) La carcasa del oscilador de cristal debe estar conectada a tierra, puede irradiar desde el oscilador de cristal,y también puede bloquear la interferencia de la señal externa al oscilador de cristal.

(3) No cablee por debajo del oscilador de cristal,Asegúrese de que la tierra está completamente pavimentada,No cablee a menos de 300mm del oscilador de cristal, Para evitar que el oscilador de cristal interfiera con el rendimiento de otros cables,Equipos y capas.

(4) El trazo de la señal de reloj debe ser lo más corto posible,Y el ancho de línea debe ser mayor.Encuentre el equilibrio entre la longitud del cableado y la distancia a la fuente de calor.

(5) No coloque el oscilador de cristal en el borde de la placa de circuito impreso. Preste especial atención a esto cuando sea necesario DesignPlace PCB Board.