Oscillator系列二:于諧振電路方面的深入探討
來(lái)源：http://eitherspanlaw.com 作者：億金電子 2020年10月10
Oscillator系列二:于諧振電路方面的深入探討
對(duì)于任何晶振產(chǎn)品來(lái)說(shuō),諧振電路(振蕩電路)就像是其心臟一樣,只要振蕩電路一旦出現(xiàn)問(wèn)題,那么晶振元器件出現(xiàn)問(wèn)題是必然的,無(wú)論是有源晶振還是無(wú)源晶振都是一樣的道理;昨天討論了有源晶振輸出邏輯,那么今天就對(duì)其振蕩電路方面的問(wèn)題深入探討一下吧.
首先在設(shè)計(jì)振蕩電路時(shí)有必要認(rèn)識(shí)到各個(gè)組件的作用.因此,表1以通用C-MOSIC(由Toshiba制造的74HCU04AP)為例,說(shuō)明了每個(gè)振蕩電路(圖1)的作用.
限制電阻(Rd)的合適值取決于振蕩器的類(lèi)型和頻帶以及外部電容器(C1,C2)的值.精確值是在測(cè)量振蕩電路的特性(負(fù)電阻,激勵(lì)電平等)之后確定的.作為參考,在AT截止振蕩器(MHz頻帶)的情況下,它的范圍在100Ω至幾kΩ;在音叉型振蕩器(kHz頻帶)的情況下,它的范圍在100kΩ至幾百kΩ.外部電容器的最佳值根據(jù)振蕩器的類(lèi)型和頻帶,極限電阻的值和振蕩階數(shù)而變化,指導(dǎo)原則約為3pF至33pF.
當(dāng)然,設(shè)計(jì)好之后免不了要對(duì)振蕩電路進(jìn)行測(cè)試,必須通過(guò)正確的測(cè)量方法盡可能多地測(cè)量安裝在電路上的振子的振蕩頻率的真值.通常,使用探頭和頻率計(jì)數(shù)器來(lái)測(cè)量振蕩頻率,但重點(diǎn)是如何減少測(cè)量工具的影響.那么應(yīng)該檢查什么項(xiàng)目呢,方法又是什么呢?
1)負(fù)電阻測(cè)量
這是一種檢查振蕩電路有多少振蕩余量,并根據(jù)獲得的值預(yù)測(cè)振蕩穩(wěn)定性的測(cè)量.如圖2所示,如果電阻(R)與振蕩器串聯(lián)連接并且該值增加,則石英晶體振蕩器將不會(huì)在某個(gè)電阻值以上振蕩.該振蕩即將停止之前的電阻值為負(fù)電阻的值.
2.)激勵(lì)等級(jí)的測(cè)量
在使用的振蕩電路中,測(cè)量操作期間振蕩器消耗的功率.如圖3所示,使用電流探頭測(cè)量流入換能器的電流(i).(我們使用P6022/Tektronix)可以使用其他方法進(jìn)行測(cè)量,但是由于電流從探頭流向GND,因此無(wú)法通過(guò)接觸探頭的方法獲得真實(shí)值.但是有一點(diǎn)需要特別注意,那就是振子正常工作的最大值根據(jù)振子的形狀和振蕩模式而有所不同,因此請(qǐng)與我們聯(lián)系以獲取詳細(xì)信息.
3)最后一步就是確認(rèn)是否存在異常了
在要使用的振蕩電路中,檢查振蕩器是否可能以正常振蕩模式以外的其他模式振蕩.
檢查高振蕩模式(容易從基波振蕩到第三諧波)的一種簡(jiǎn)單方法是在振蕩器的振蕩模式為基波時(shí)讀取振蕩器,如圖4所示.即使在用水稍微蘸濕手指后再關(guān)閉電源然后再打開(kāi)電源的情況下,示波器的波形也將為3.如果不進(jìn)行泛音振蕩,則可以判斷為沒(méi)有異常振蕩的可能性.
相反,即使松開(kāi)手指,示波器的波形也是3rd.如果發(fā)生泛音振蕩,則可以確定存在異常振蕩的可能性.通過(guò)用水浸濕手指進(jìn)行檢查的原因是在換能器端子之間形成一個(gè)小的電阻,并在圖4的電路圖中減小Rf以便于在高頻范圍內(nèi)振蕩.
并且還有很多你意想不到的意外會(huì)發(fā)生,而振蕩電路的檢查就是為了避免這些意外對(duì)石英晶振性能造成影響;比如在振蕩電路設(shè)計(jì)的時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)這樣那樣的問(wèn)題,那么在出現(xiàn)這些問(wèn)題的時(shí)候我們應(yīng)該怎么樣去解決它呢?我們下期再來(lái)探討.
對(duì)于任何晶振產(chǎn)品來(lái)說(shuō),諧振電路(振蕩電路)就像是其心臟一樣,只要振蕩電路一旦出現(xiàn)問(wèn)題,那么晶振元器件出現(xiàn)問(wèn)題是必然的,無(wú)論是有源晶振還是無(wú)源晶振都是一樣的道理;昨天討論了有源晶振輸出邏輯,那么今天就對(duì)其振蕩電路方面的問(wèn)題深入探討一下吧.
首先在設(shè)計(jì)振蕩電路時(shí)有必要認(rèn)識(shí)到各個(gè)組件的作用.因此,表1以通用C-MOSIC(由Toshiba制造的74HCU04AP)為例,說(shuō)明了每個(gè)振蕩電路(圖1)的作用.
| 零件號(hào) | 各部分名稱 | 角色劃分 |
| 射頻 | 返回 |
振蕩階段電流和信號(hào)從逆變器輸出側(cè)反饋,以繼續(xù)振蕩. 該值根據(jù)振蕩順序而變化. |
| 路 | 極限電阻 | 它控制流入換能器的電流,調(diào)節(jié)負(fù)電阻和激勵(lì)電平,防止換能器異常振蕩,并抑制頻率波動(dòng). |
| C1,C2 | 外接電容 | 調(diào)整負(fù)電阻,激勵(lì)水平和振蕩頻率.另外,將其設(shè)置為任意負(fù)載容量. |
當(dāng)然,設(shè)計(jì)好之后免不了要對(duì)振蕩電路進(jìn)行測(cè)試,必須通過(guò)正確的測(cè)量方法盡可能多地測(cè)量安裝在電路上的振子的振蕩頻率的真值.通常,使用探頭和頻率計(jì)數(shù)器來(lái)測(cè)量振蕩頻率,但重點(diǎn)是如何減少測(cè)量工具的影響.那么應(yīng)該檢查什么項(xiàng)目呢,方法又是什么呢?
1)負(fù)電阻測(cè)量
這是一種檢查振蕩電路有多少振蕩余量,并根據(jù)獲得的值預(yù)測(cè)振蕩穩(wěn)定性的測(cè)量.如圖2所示,如果電阻(R)與振蕩器串聯(lián)連接并且該值增加,則石英晶體振蕩器將不會(huì)在某個(gè)電阻值以上振蕩.該振蕩即將停止之前的電阻值為負(fù)電阻的值.
在使用的振蕩電路中,測(cè)量操作期間振蕩器消耗的功率.如圖3所示,使用電流探頭測(cè)量流入換能器的電流(i).(我們使用P6022/Tektronix)可以使用其他方法進(jìn)行測(cè)量,但是由于電流從探頭流向GND,因此無(wú)法通過(guò)接觸探頭的方法獲得真實(shí)值.但是有一點(diǎn)需要特別注意,那就是振子正常工作的最大值根據(jù)振子的形狀和振蕩模式而有所不同,因此請(qǐng)與我們聯(lián)系以獲取詳細(xì)信息.
在要使用的振蕩電路中,檢查振蕩器是否可能以正常振蕩模式以外的其他模式振蕩.
檢查高振蕩模式(容易從基波振蕩到第三諧波)的一種簡(jiǎn)單方法是在振蕩器的振蕩模式為基波時(shí)讀取振蕩器,如圖4所示.即使在用水稍微蘸濕手指后再關(guān)閉電源然后再打開(kāi)電源的情況下,示波器的波形也將為3.如果不進(jìn)行泛音振蕩,則可以判斷為沒(méi)有異常振蕩的可能性.
相反,即使松開(kāi)手指,示波器的波形也是3rd.如果發(fā)生泛音振蕩,則可以確定存在異常振蕩的可能性.通過(guò)用水浸濕手指進(jìn)行檢查的原因是在換能器端子之間形成一個(gè)小的電阻,并在圖4的電路圖中減小Rf以便于在高頻范圍內(nèi)振蕩.
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