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.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.
大多數石英晶體振蕩器都有三個缺點:它們不能驅動大部分負載,占空比不可調,并且工作循環漂移.晶體振蕩器解決了這些問題.三個并聯柵極驅動重載,占空比可在25％至75％之間調節;和反饋最小化漂移.
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域中,并且電容器在晶體周圍形成p濾波器.p網絡保留了晶體的Q因子,為晶體提供了正確的負載電容,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,你應該選擇R2=750歐姆.
R2和C3形成低通濾波器,其-3dB點應為FOSC/8或更高.這種選擇可以防止虛假的高頻振蕩.該設計的-3dB點等于FOSC/8=625kHz.您可以使用以下公式計算C3：
因為C1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的串聯組合必須等于并聯諧振石英晶振的指定負載電容,因此
所選晶體的負載電容為32pF,這要求C2為38.5pF或實際值為39pF.利用圖1中的元件值,電路以5MHz的頻率振蕩,并聯諧振貼片晶振.占空比是柵極偏置點電阻的函數.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.占空比調整可以補償這種變化,運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,因為它具有高輸入阻抗和大輸出擺幅,并且因為它采用5V電源供電.我知道了2A將積分信號與占空比設定點電壓相加以產生誤差信號.反饋環路通過改變振蕩器門的偏置點來保持占空比恒定,直到誤差信號達到零.
該電路與輸出門平行,以提高驅動能力.所有門都在同一個IC中,因此您可以安全地并聯它們,并且振蕩器/輸出門延遲在合理的負載條件下匹配良好.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行門控.關閉和打開振蕩器會產生振蕩器啟動延遲,持續時間為微秒或更長.如果不需要使能功能,可以用逆變器替換NAND門.
如果輸出負載在運行期間發生變化,您可以從輸出中獲取反饋點以補償變化的負載.請注意,當反饋直接來自輸出時,由于端接不良的傳輸線導致的振鈴會導致占空比變化.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可實現25％至75％的占空比調節.對于不同的邏輯系列,您必須驗證并可能重新選擇柵極偏置電阻.
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