世間萬物,沒有什么是完美的,多多少少都存在著或多或少,或大或小的缺點(diǎn).而電子元件石英晶體振蕩器相對于晶體諧振器,它的缺陷是其信號電平是固定的,需要選擇好合適輸出電平,靈活性較差,而且價格高.另外石英振蕩器要花較長的起動時間.該篇文章就由康比電子介紹一下石英晶體振蕩的三個缺點(diǎn).

大多數(shù)石英晶體振蕩器都有三個缺點(diǎn):它們不能驅(qū)動大部分負(fù)載,占空比不可調(diào),并且工作循環(huán)漂移.晶體振蕩器解決了這些問題.三個并聯(lián)柵極驅(qū)動重載,占空比可在25％至75％之間調(diào)節(jié);和反饋?zhàn)钚』?

振蕩器電路包括C1,C2,C3,R1,R2,R3,一個柵極和晶振.R1和R3將柵極偏置在其線性區(qū)域中,并且電容器在晶體周圍形成p濾波器.p網(wǎng)絡(luò)保留了晶體的Q因子,為晶體提供了正確的負(fù)載電容,并防止了雜散頻率的振蕩.R2將晶體的功耗限制在5mW.輸出電壓(3.9V)和輸入電壓(2V)之間的差值約為1.9V,這是典型的TTL閾值電壓.因此,您可以使用以下等式選擇R2,即使該等式是樂觀近似：

因此,對于PCRYSTAL=5mW和R2=722歐姆,你應(yīng)該選擇R2=750歐姆.

R2和C3形成低通濾波器,其-3dB點(diǎn)應(yīng)為FOSC/8或更高.這種選擇可以防止虛假的高頻振蕩.該設(shè)計的-3dB點(diǎn)等于FOSC/8=625kHz.您可以使用以下公式計算C3：

因?yàn)镃1必須具有較大的值以最小化雜散電容變化的影響,所以510pF是可接受的值.C1,C2和C3的串聯(lián)組合必須等于并聯(lián)諧振石英晶振的指定負(fù)載電容,因此

所選晶體的負(fù)載電容為32pF,這要求C2為38.5pF或?qū)嶋H值為39pF.利用圖1中的元件值,電路以5MHz的頻率振蕩,并聯(lián)諧振貼片晶振.占空比是柵極偏置點(diǎn)電阻的函數(shù).因此,邏輯門的變化引起占空比的變化-通常為30％至65％,具有正常的制造公差.占空比調(diào)整可以補(bǔ)償這種變化,運(yùn)算放大器提供的反饋可以將漂移降低到1％.

IC1A將振蕩器輸出集成到直流電平.ICL7621A適用于此功能,因?yàn)樗哂懈咻斎胱杩购痛筝敵鰯[幅,并且因?yàn)樗捎?V電源供電.我知道了2A將積分信號與占空比設(shè)定點(diǎn)電壓相加以產(chǎn)生誤差信號.反饋環(huán)路通過改變振蕩器門的偏置點(diǎn)來保持占空比恒定,直到誤差信號達(dá)到零.

該電路與輸出門平行,以提高驅(qū)動能力.所有門都在同一個IC中,因此您可以安全地并聯(lián)它們,并且振蕩器/輸出門延遲在合理的負(fù)載條件下匹配良好.必要時,輸入使能信號僅在門延遲時對石英晶體振蕩器輸出進(jìn)行門控.關(guān)閉和打開振蕩器會產(chǎn)生振蕩器啟動延遲,持續(xù)時間為微秒或更長.如果不需要使能功能,可以用逆變器替換NAND門.

如果輸出負(fù)載在運(yùn)行期間發(fā)生變化,您可以從輸出中獲取反饋點(diǎn)以補(bǔ)償變化的負(fù)載.請注意,當(dāng)反饋直接來自輸出時,由于端接不良的傳輸線導(dǎo)致的振鈴會導(dǎo)致占空比變化.如果最小化占空比漂移并不重要,則不需要反饋,因此可以將R3分成2.5kΩ固定電阻和5kΩ可變電阻,連接到地.選擇R3可實(shí)現(xiàn)25％至75％的占空比調(diào)節(jié).對于不同的邏輯系列,您必須驗(yàn)證并可能重新選擇柵極偏置電阻.

1/5