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更多>>CMOS石英晶體振蕩器并聯(lián)與串聯(lián)諧振頻率振蕩電路
來源:http://www.fengxong.cn 作者:kbdzkj 2018年05月31
我們都知道晶振這款頻率元件可分為多種性能,可分為無源晶振和有源晶振兩大類,而這兩大類又可按性能細(xì)分,如有源晶振,按性能可分為溫補(bǔ)晶振(TCXO),壓控晶振(VCXO),壓控溫補(bǔ)晶振(VC-TCXO),恒溫晶振(OCXO),普通有源晶振(SPXO),普通有源晶振輸出方式多數(shù)為COMS.
CMOS晶體振蕩器

晶體以串聯(lián)諧振頻率振蕩。CMOS反相器初始通過反饋電阻R1偏置到其工作區(qū)域的中間。這確保了逆變器的Q點(diǎn)處于高增益區(qū)域。這里使用一個(gè)1MΩ值的電阻,但只要1MΩ以上,它的值并不重要。附加的反相器用于將振蕩器的輸出緩沖到連接的負(fù)載。
逆變器提供180 °的相移,并且晶振電容器網(wǎng)絡(luò)需要額外的180 °振蕩。CMOS晶體振蕩器的優(yōu)勢在于它始終會自動重新調(diào)整以保持振蕩的360 °相移。
與之前產(chǎn)生正弦輸出波形的基于晶體管的晶體振蕩器不同,由于CMOS反相器振蕩器使用數(shù)字邏輯門,輸出是在HIGH和LOW之間振蕩的方波。當(dāng)然,最大工作頻率取決于所用邏輯門的開關(guān)特性。
微處理器晶體石英晶振時(shí)鐘
我們無法完成Quartz Crystal Oscillators教程而沒有提及微處理器水晶時(shí)鐘。實(shí)際上,所有微處理器,微控制器,PIC和CPU通常都使用石英晶體振蕩器作為其頻率確定裝置來產(chǎn)生其時(shí)鐘波形,因?yàn)槿缥覀兯?,與電阻電容相比,晶體振蕩器提供最高的精度和頻率穩(wěn)定性( RC)或電感電容(LC)振蕩器。
CPU時(shí)鐘決定處理器運(yùn)行和處理數(shù)據(jù)的速度,微處理器,時(shí)鐘速度為1MHz的PIC或微控制器意味著它可以在每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)以每秒100萬次的速度處理數(shù)據(jù)。通常,生成微處理器時(shí)鐘波形需要的是晶體和兩個(gè)陶瓷電容,值范圍在15到33pF之間,如下所示。
微處理器振蕩器

大多數(shù)微處理器,微控制器和PIC都有兩個(gè)標(biāo)記為OSC1和OSC2的振蕩器引腳,用于連接外部石英晶體電路,標(biāo)準(zhǔn)RC振蕩器網(wǎng)絡(luò)甚至陶瓷諧振器。在這種類型的微處理器應(yīng)用中,石英晶體振蕩器產(chǎn)生一系列連續(xù)的方波脈沖,其基本頻率由晶體本身控制。這個(gè)基本頻率調(diào)節(jié)控制處理器設(shè)備的指令流。例如,主時(shí)鐘和系統(tǒng)時(shí)序。
Quart Quartz振蕩器例No2
石英晶體在切割后具有下列值,Rs =1kΩ,Cs = 0.05pF,Ls = 3H和Cp = 10pF。計(jì)算晶體系列和平行振蕩頻率。
串聯(lián)振蕩頻率為:

并聯(lián)振蕩頻率為:

然后晶體的振蕩頻率將在411kHz和412kHz之間。
CMOS晶體振蕩器

晶體以串聯(lián)諧振頻率振蕩。CMOS反相器初始通過反饋電阻R1偏置到其工作區(qū)域的中間。這確保了逆變器的Q點(diǎn)處于高增益區(qū)域。這里使用一個(gè)1MΩ值的電阻,但只要1MΩ以上,它的值并不重要。附加的反相器用于將振蕩器的輸出緩沖到連接的負(fù)載。
逆變器提供180 °的相移,并且晶振電容器網(wǎng)絡(luò)需要額外的180 °振蕩。CMOS晶體振蕩器的優(yōu)勢在于它始終會自動重新調(diào)整以保持振蕩的360 °相移。
與之前產(chǎn)生正弦輸出波形的基于晶體管的晶體振蕩器不同,由于CMOS反相器振蕩器使用數(shù)字邏輯門,輸出是在HIGH和LOW之間振蕩的方波。當(dāng)然,最大工作頻率取決于所用邏輯門的開關(guān)特性。
微處理器晶體石英晶振時(shí)鐘
我們無法完成Quartz Crystal Oscillators教程而沒有提及微處理器水晶時(shí)鐘。實(shí)際上,所有微處理器,微控制器,PIC和CPU通常都使用石英晶體振蕩器作為其頻率確定裝置來產(chǎn)生其時(shí)鐘波形,因?yàn)槿缥覀兯?,與電阻電容相比,晶體振蕩器提供最高的精度和頻率穩(wěn)定性( RC)或電感電容(LC)振蕩器。
CPU時(shí)鐘決定處理器運(yùn)行和處理數(shù)據(jù)的速度,微處理器,時(shí)鐘速度為1MHz的PIC或微控制器意味著它可以在每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)以每秒100萬次的速度處理數(shù)據(jù)。通常,生成微處理器時(shí)鐘波形需要的是晶體和兩個(gè)陶瓷電容,值范圍在15到33pF之間,如下所示。
微處理器振蕩器

大多數(shù)微處理器,微控制器和PIC都有兩個(gè)標(biāo)記為OSC1和OSC2的振蕩器引腳,用于連接外部石英晶體電路,標(biāo)準(zhǔn)RC振蕩器網(wǎng)絡(luò)甚至陶瓷諧振器。在這種類型的微處理器應(yīng)用中,石英晶體振蕩器產(chǎn)生一系列連續(xù)的方波脈沖,其基本頻率由晶體本身控制。這個(gè)基本頻率調(diào)節(jié)控制處理器設(shè)備的指令流。例如,主時(shí)鐘和系統(tǒng)時(shí)序。
Quart Quartz振蕩器例No2
石英晶體在切割后具有下列值,Rs =1kΩ,Cs = 0.05pF,Ls = 3H和Cp = 10pF。計(jì)算晶體系列和平行振蕩頻率。
串聯(lián)振蕩頻率為:

并聯(lián)振蕩頻率為:

然后晶體的振蕩頻率將在411kHz和412kHz之間。
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