Een kristaloscillator, een apparaat met veelzijdige parameters, hangt aanzienlijk af van capaciteit en weerstand.Maar hoe beïnvloeden deze parameters precies de functionaliteit ervan?Laten we dit uitpakken.
Laadcapaciteit: de belastingscapaciteit van een kristaloscillator is van cruciaal belang voor zijn standaard oscillatie.Typisch worden externe condensatoren gebruikt om de equivalente capaciteit aan de uiteinden van de kristaloscillator in evenwicht te brengen met de belastingscapaciteit.Wanneer precisie van cruciaal belang is, wordt zelfs de capaciteit van de IC -invoeraansluiting naar de grond overwogen.Gewoonlijk is de aangesloten condensator het dubbele van de benodigde laadcapaciteit, gericht op het benaderen van de waarde van de belastingcapaciteit.De formule, laadcapaciteit van de kristal -oscillator = [(cd*cg)/(Cd+cg)]+cic+△ c, samenvat deze relatie.
Crystal Oscillator Pins: De pennen op verschillende logische chips kunnen worden vergeleken met een capacitieve driepuntscillator.Binnenin is er meestal een omvormer, of een reeks oneven genummerde omvormers.Een weerstand, meestal meerdere MΩ tot tientallen MΩ voor CMOS -chips, is verbonden tussen de uitgangspen XO en ingangspen XI van de kristaloscillator.Vaak is deze weerstand geïntegreerd in veel chippennen, waardoor de behoefte aan een externe verbinding ontkent.Zijn rol?Om de omvormer in een lineaire toestand aan het begin van de oscillatie te behouden, gedraagt zich als een versterker met aanzienlijke winst.
Quartz Crystal en Parallel Resonant Circuit: het kwartskristal, gelegen tussen de ingang en uitgang van de kristal -oscillator -pin, vormt effectief een parallel resonantcircuit.De oscillatiefrequentie sluit aan bij de parallelle resonantiefrequentie van het kristal.Flankerend het kristal zijn twee geaarde condensatoren, in wezen de spanningsverdeeld condensatoren van het driepuntscircuit.Het grondpunt dient als het spanningsverdelingspunt.Vanuit het perspectief van het parallelle resonerende circuit creëren deze een positieve feedback en zorgen voor continue oscillatie.
Overwegingen van condensator: in chipontwerp zijn deze condensatoren vooraf gevormd, meestal gelijk in capaciteit, maar klein, mogelijk beperkende frequentiebereik aanpassingsvermogen.Wanneer extern toegevoegd, zijn hun waarden, verschillende PF tot tientallen PF, afhankelijk van frequentie- en kristalkenmerken.Het is cruciaal om op te merken dat hun seriewaarden, parallel aan de resonantietank, de oscillatiefrequentie kunnen beïnvloeden.Een feedbackcoëfficiënt van 0,5 is meestal voldoende voor oscillatie.Als oscillatie echter worstelt om te initiëren of onstabiel blijft, kan het aanpassen van de grondcapaciteit bij de invoer en het vergroten van de uitgangscapaciteit de feedback verbeteren.
De rol van weerstand: de weerstand die de input en output van de kristaloscillator koppelt, introduceert negatieve feedback, waardoor de versterker werkt in een lineair gebied met een hoog gain.Het beperkt ook de stroom en beschermt de kristaloscillator tegen potentiële schade door de output overdrive van de omvormer.Deze weerstand transformeert een logische omvormer in een lineair regio-apparaat met een high-gain.In verzadiging verdwijnt de versterking en zonder winst houdt de oscillatie op.Voor oscillatiedoeleinden, vooral met CMO's, moet deze weerstand, vaak meer dan 1 m, extern zijn verbonden.Met TTL varieert de complexiteit met type.Als de chip een kristal -oscillatorpen specificeert, zoals in sommige microprocessors, is externe toevoeging onnodig vanwege interne integratie.
In wezen voegt de weerstand een feedbacklus toe aan de omvormer van het circuit, waardoor een versterker wordt gevormd.Wanneer het kristal is ingebed, resoneert het AC -equivalent van deze feedbacklus op de frequentie van het kristal.Gezien de hoge Q -waarde van het kristal, beïnvloeden substantiële weerstandsvariaties minimaal de uitgangsfrequentie.