전자 설계 - 결정 발진기의 응용과 합리적인 PCB 보드 설계

결정 발진기의 응용과 합리적인 PCB 보드 설계

우리는 종종 결정 발진기를 디지털 회로의 핵심에 비유한다.디지털 회로의 모든 작업이 시계 신호를 떠날 수 없기 때문이다.트랜지스터 발진기는 전체 시스템을 직접 제어한다.크리스털 발진기가 작동하지 않으면 시스템 전체가 마비되기 때문에 크리스털 발진기는 디지털 회로의 작동을 결정하는 선결 조건이다.우리가 흔히 말하는 크리스털 발진기는 크리스털 발진기와 크리스털 발진기이다.그것들은 모두 석영 결정체의 압전 효과를 이용하여 만든 것이다.석영 결정의 두 전극에 전장을 가하면 결정의 기계적 변형을 초래할 수 있다.반대로 결정체의 양쪽에 기계적 압력을 가하면 결정체에 전기장이 생긴다.이밖에 이 두가지 현상은 가역적이다.이 특성을 이용하여 결정 양쪽에 교류 전압을 가하면 웨이퍼는 기계 진동을 일으킬 것이다.동시에 변환 전장이 생성됩니다.이런 진동과 전장은 보통 매우 작지만 일정한 주파수에서 진폭은 현저하게 증가한다.이것이 일반적인 LC 회로 공명과 유사한 압전 공명입니다.

디지털 회로의 핵심으로서 결정 발진기는 어떻게 스마트 제품에서 역할을 발휘합니까?에어컨, 커튼, 보안, 모니터링 등 스마트홈 제품의 경우 무선 전송 모듈이 필요하다.이들은 블루투스, 와이파이 또는 ZIGBEE와 같은 프로토콜을 통해 모듈을 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 보내거나 휴대폰을 통해 직접 제어하는데, 웨이퍼 발진기는 무선 모듈에서 영향을 주는 구성 요소이다.전체 시스템의 안정성이 디지털 회로의 성패를 결정하기 때문에 시스템에 사용할 결정 발진기를 선택한다.디지털 회로에서 크리스털 발진기의 중요성 때문에 우리는 사용하고 설계할 때 조심해야 한다: 1) 크리스털 발진기 내부에 크리스털 결정이 있다.외부 충격을 받거나 추락하면 크리스털 결정체가 끊어져 크리스털 발진기가 진동할 수 없게 되기 쉽다.따라서 회로를 설계할 때는 결정 발진기의 신뢰할 수 있는 설치를 고려해야 한다. 2) 수동 용접이나 기계 용접 시 용접 온도에 주의해야 한다.결정 발진기는 온도에 민감하기 때문에 용접할 때 온도가 너무 높아서는 안 되며, 가열 시간은 가능한 한 짧아야 합니까?합리적인 결정 레이아웃은 시스템의 복사 방해를 억제할 수 있다.문제 설명 이 제품은 컨트롤 보드, 센서 보드, 카메라, SD 메모리 카드 및 배터리의 다섯 부분으로 구성된 라이브 카메라입니다.케이스는 플라스틱 케이스입니다.보드에는 DC5V 외부 전원 커넥터와 데이터 전송용 USB 커넥터가 두 개만 있습니다.방사능 테스트를 거쳐 33MHz 부근에 고조파 소음 방사능 문제가 존재한다는 것을 발견했다.문제를 분석하면 이 제품의 케이스 구조는 비차폐 재료로 만들어졌다.전체 테스트는 전원 코드와 USB 코드만 케이스에서 꺼냅니다.간섭 주파수는 전원 코드와 USB 케이블에 의해 복사됩니까?따라서 몇 가지 단계에 대해 각각 테스트를 진행했다: (1) 전원 코드에만 자기 고리를 추가했고, 테스트 결과: 개선이 뚜렷하지 않다;(2) USB 케이블에만 자기 고리를 추가했습니다. 테스트 결과: 개선은 여전히 명확하지 않습니다.(3) USB 케이블과 전원 케이블은 모두 자기 고리를 추가합니다.테스트 결과: 향상이 뚜렷하고 전체적인 간섭 빈도가 낮아졌다.위에서 볼 수 있듯이 간섭 주파수는 두 인터페이스에서 발생한다.전원 커넥터나 USB 커넥터의 문제가 아니라 내부 간섭 주파수가 이 두 커넥터로 결합됩니다.하나의 인터페이스만 차단하는 것은 해결할 수 없습니다.문제근접 측정을 통해 간섭 주파수는 제어판의 32.768KHz 트랜지스터 발진기에서 나오는 것을 발견했다. 그것은 강력한 공간 복사를 발생시켜 주위의 흔적선과 GND를 32.768KHz의 고조파 소음으로 결합시킨 다음 인터페이스 USB 라인과 전원 라인의 결합을 통해 복사한다.이 결정체의 문제는 다음과 같은 두 가지 문제로 인해 발생한다.크리스털 발진기는 판의 가장자리와 너무 가까워서 크리스털 발진기의 복사 소음을 초래하기 쉽다. b. 크리스털 발진기 아래에 신호선이 있어 신호선이 크리스털 발진기의 고조파 소음과 결합하기 쉽다. c. 필터 장치는 크리스털 발진기 아래에 놓이고,또한 필터 콘덴서와 일치 저항기는 신호 흐름에 따라 배치되지 않아 필터 장치의 필터 효과가 떨어진다.솔루션은 분석에 근거하여 다음과 같은 대책을 제시하였다. (1) 결정체의 려과콘덴서와 일치저항기는 먼저 CPU칩에 접근하여 판의 변두리에서 멀어져야 한다.(2) 지면을 수정의 배치 구역과 아래의 투영 구역에 배치하지 않도록 주의한다;(3) 결정체의 필터 콘덴서와 일치 저항기는 신호의 흐름에 따라 배열되어 결정 부근에 가지런하고 치밀하게 배치된다;(4) 결정체를 칩에 가까이 배치하고 둘 사이의 배선은 가능한 한 짧고 곧아야 한다.결론적으로 현재 많은 시스템 결정 발진기는 비교적 높은 시계 주파수와 비교적 강한 간섭 고조파 에너지를 가지고 있다.간섭 고조파는 입력과 출력의 두 궤적에서 전도될 뿐만 아니라 공간에서도 복사된다.만약 배치가 불합리하다면, 그것은 매우 강할 가능성이 높다.노이즈 방사선의 문제는 다른 방법으로는 해결하기 어렵기 때문에 결정 발진기와 CLK 신호선이 방치되어 있습니다.트랜지스터 발진기 PCB 보드 설계 고려 사항 (1) 결합 콘덴서는 가능한 한 트랜지스터 발진기의 전원 핀에 가깝게 배치해야 한다. 배치 순서: 전원의 방향에 따라 커패시터 값을 큰 것부터 작은 것까지, 콘덴서의 콘덴서 값을 전원 핀에 가깝게 배치해야 한다.(2) 결정발진기의 외피는 반드시 접지해야 하며 결정발진기에서 외부로 복사할수도 있고 외부신호가 결정발진기에 대한 교란을 차단할수도 있다.(3) 트랜지스터 발진기 아래에 배선하지 말고, 지면이 완전히 부설되었는지 확인하며, 트랜지스터 발진기가 다른 배선, 부품, 층의 성능을 방해하는 것을 방지하기 위해 트랜지스터 발진기의 300mil 범위 내에 배선하지 말아야 한다.(4) 클럭 신호의 궤적은 가능한 한 짧아야 하며 선가중치는 더 커야 합니다.경로설정 길이와 핫소스와의 거리 사이의 균형을 찾습니다.(5) 결정 발진기를 PCB 보드의 가장자리에 놓지 마십시오.PCB 보드를 설계할 때는 이 점에 특히 주의해야 합니다.