Un oscillateur à cristal est un résonateur à cristal de quartz, qui est une fine tranche (appelée galette) coupée dans un cristal de quartz à un certain angle d'azimut. Il est également appelé cristal de quartz ou cristal ou oscillateur à cristal. Un élément de cristal qui ajoute un circuit intégré pour former un circuit d'oscillation à l'intérieur du boîtier est appelé oscillateur à cristal. Ses produits sont généralement conditionnés dans des boîtes métalliques, mais ils peuvent également être conditionnés dans des boîtes en verre, en céramique ou en plastique.
L'oscillateur à cristal est l'un des composants électroniques les plus couramment utilisés dans les circuits électroniques. Il est connu comme le "cœur des équipements électroniques". Il s'agit du composant le plus couramment utilisé et indispensable dans les produits électroniques. Des téléphones mobiles et des ordinateurs aux missiles et aux satellites, les oscillateurs à cristal sont nécessaires. En tant qu'ingénieur en conception de PCB, nous devons maîtriser les connaissances sur les oscillateurs à cristal.
Quels types d'oscillateurs à cristal existent-ils ?
Les oscillateurs à cristal dans les circuits électroniques sont divisés en deux types : oscillateurs à cristal passifs et oscillateurs à cristal actifs. Les oscillateurs à cristal passifs et les oscillateurs à cristal actifs ont des noms anglais différents. Les oscillateurs à cristal passifs sont appelés cristaux, tandis que les oscillateurs à cristal actifs sont appelés oscillateurs.
- Oscillateur à cristal passif : L'oscillateur à cristal passif est un composant non polarisé avec 2 broches. Il a besoin de l'aide d'un circuit d'horloge pour générer un signal d'oscillation. Il ne peut pas osciller par lui-même, donc le terme "oscillateur à cristal passif" n'est pas précis.
La qualité du signal de l'oscillateur à cristal passif est mauvaise, et il nécessite généralement un accord précis des circuits périphériques (condensateurs, inductances, résistances, etc. pour l'accord de signal). Lors du remplacement de cristaux de fréquences différentes, les circuits de configuration périphériques doivent également être ajustés en conséquence. Il est généralement recommandé d'utiliser des cristaux de quartz à haute précision et d'éviter d'utiliser des cristaux céramiques à basse précision.
- Oscillateur à cristal actif : L'oscillateur à cristal actif a 4 broches et est un oscillateur complet. Outre le cristal de quartz, il comporte également des transistors et des résistances et des condensateurs, donc il est plus grand en taille. Le boîtier de l'oscillateur à cristal actif a 4 broches, à savoir VCC (tension), GND (terre), OUT (sortie du signal d'horloge) et NC (broche vide).
Les oscillateurs à cristal actifs n'ont pas besoin de l'oscillateur interne du CPU, ont des signaux stables, une bonne qualité et une méthode de connexion relativement simple (principalement un filtrage d'alimentation, généralement utilisant un condensateur et une inductance pour former un réseau de filtres, et une petite résistance de résistance à la sortie pour filtrer le signal), et n'ont pas besoin de circuits de configuration complexes.
Quel est le rôle de l'oscillateur à cristal ?
L'oscillateur à cristal est le composant le plus important dans le circuit d'horloge. Sa fonction principale est de fournir une fréquence de référence à diverses parties d'accessoires tels que les cartes graphiques, les cartes réseau et les cartes mères. Il est comme une règle. Une fréquence de travail instable entraînera une fréquence de travail instable des équipements associés, ce qui est naturellement propice aux problèmes. Dans des conditions de travail normales, la précision absolue de la fréquence de l'oscillateur à cristal ordinaire peut atteindre 50 parties par million, et les avancés ont une précision plus élevée.
Une autre fonction de l'oscillateur à cristal est de fournir un signal d'horloge de base pour le système. Généralement, un système partage un oscillateur à cristal pour faciliter la synchronisation des diverses parties. Certains systèmes de communication utilisent différents oscillateurs à cristal pour la bande de base et la fréquence radio, et les synchronisent en ajustant électroniquement la fréquence.
Qu'est-ce qu'il faut attentionner dans la conception de PCB de l'oscillateur à cristal ?
Choisir la bonne position : Il y a un cristal de quartz à l'intérieur de l'oscillateur à cristal. Si celui-ci est accidentellement laissé tomber ou heurté par un impact inconnu, le cristal de quartz est facile à casser et à endommager, donc l'oscillateur à cristal est placé loin du bord de la carte et près du MCU.
Deux proches : Le condensateur de couplage doit être aussi proche que possible de la broche d'alimentation de l'oscillateur à cristal. Si plusieurs condensateurs de couplage sont présents, ils doivent être placés dans l'ordre de la plus grande à la plus petite selon la direction du flux d'alimentation ; l'oscillateur à cristal doit être aussi proche que possible du MCU.
Câblage court : Tous les câbles reliant les extrémités d'entrée/sortie de l'oscillateur à cristal doivent être aussi courts que possible pour réduire les interférences de bruit et l'influence de la capacité distribuée sur l'oscillateur à cristal.
Indépendance élevée : Assurer qu'il n'y a pas d'autres composants autour de l'oscillateur à cristal autant que possible. Prévenir les interférences mutuelles entre les appareils et affecter la qualité des signaux d'horloge et autres. 1 mm autour de l'oscillateur à cristal est interdit pour poser des appareils, 0,5 mm est interdit pour poser des vias, et aucun trou de via n'est percé sous tous les oscillateurs à cristal (y compris les vias de terre).
Le boîtier doit être mis à la terre : Le boîtier de l'oscillateur à cristal doit être mis à la terre. Outre la prévention de la radiation de l'oscillateur à cristal vers l'extérieur, il peut également écran les interférences externes.
[^1] : Comprendre les oscillateurs à cristal est crucial pour tout le monde dans l'électronique, car ils sont des composants fondamentaux dans de nombreux appareils.
[^2] : Explorer les oscillateurs à cristal passifs améliorera vos connaissances sur leurs limites et applications dans les circuits électroniques.
