Un oscilator de cristal, un dispozitiv cu parametri multifaceți, se balansează semnificativ pe capacitate și rezistență.Dar cum influențează exact acești parametri funcționalitatea sa?Să despachetăm acest lucru.
Capacitatea de încărcare: Capacitatea de încărcare a unui oscilator de cristal este esențială pentru oscilația sa standard.De obicei, condensatoarele externe sunt utilizate pentru a echilibra capacitatea echivalentă la capetele oscilatorului de cristal cu capacitatea de încărcare.Când precizia este esențială, este luată în considerare chiar și capacitatea de la terminalul de intrare IC la sol.De obicei, condensatorul conectat este dublu față de capacitatea de încărcare necesară, urmărind să aproximeze valoarea capacității de încărcare.Formula, capacitatea de încărcare a oscilatorului de cristal = [(CD*CG)/(CD+CG)]+CIC+△ C, încapsulează această relație.
Pinii oscilatori de cristal: Pinii de pe diverse jetoane logice pot fi asemănătoare cu un oscilator capacitiv în trei puncte.În interior, există de obicei un invertor sau o serie de invertoare cu numere ciudate.Un rezistor, de obicei mai multe MΩ la zeci de MΩ pentru cipuri CMOS, este conectat între pinul de ieșire XO și pinul de intrare XI al oscilatorului de cristal.Adesea, această rezistență este integrată în mai mulți pini de cip, negând necesitatea unei conexiuni externe.Rolul său?Pentru a menține invertorul într -o stare liniară la începutul oscilației, acționând ca un amplificator cu un câștig substanțial.
Cristal de cuarț și circuit rezonant paralel: cristalul de cuarț, situat între intrarea și ieșirea pinului oscilatorului de cristal, formează efectiv un circuit rezonant paralel.Frecvența de oscilație se aliniază cu frecvența de rezonanță paralelă a cristalului.Flancul cristalului sunt două condensatoare împământate, în esență condensatoarele de divizare a tensiunii din circuitul în trei puncte.Punctul de bază servește ca punct de divizare a tensiunii.Din perspectiva circuitului rezonant paralel, acestea creează un feedback pozitiv, asigurând oscilația continuă.
Considerații condensatoare: În proiectarea cipurilor, aceste condensatoare sunt pre-formate, de obicei egale în capacitate, dar mici, eventual limitând adaptabilitatea intervalului de frecvență.Când sunt adăugate extern, valorile lor, mai multe PF la zeci de PF, depind de frecvență și caracteristici de cristal.Este crucial de remarcat faptul că valorile seriei lor, conectate paralel cu rezervorul rezonant, pot afecta frecvența de oscilație.Un coeficient de feedback de 0,5 este de obicei suficient pentru oscilație.Cu toate acestea, dacă oscilația se luptă să inițieze sau să rămână instabilă, reglarea capacității la sol la intrare și creșterea capacității de ieșire poate spori feedback -ul.
Rolul rezistenței: Rezistența care leagă intrarea și ieșirea oscilatorului de cristal introduce feedback negativ, asigurând că amplificatorul funcționează într-o regiune liniară cu câștig mare.De asemenea, limitează curentul, protejând oscilatorul de cristal de daunele potențiale de către overdrive -ul de ieșire al invertorului.Acest rezistor transformă un invertor logic într-un dispozitiv de regiune liniară cu câștig mare.În saturație, câștigul dispare și, fără câștig, oscilația încetează.În scopuri de oscilație, în special cu CMOS, acest rezistor, care depășește adesea 1m, trebuie să fie conectat extern.Cu TTL, complexitatea variază cu tipul.Dacă cipul specifică un pin de oscilator de cristal, la fel ca în unele microprocesoare, adăugarea externă este inutilă din cauza integrării interne.
În esență, rezistența adaugă o buclă de feedback invertorului circuitului, formând un amplificator.Când cristalul este încorporat, echivalentul AC al acestei bucle de feedback rezonează la frecvența cristalului.Având în vedere valoarea q ridicată a cristalului, variațiile de rezistență substanțiale afectează minim frecvența de ieșire.