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电容和电阻与晶振如何搭配运作?
电容和电阻与晶振如何搭配运作?
作者: 扬兴科技
日期:2024-11-27
浏览量:
晶振和电容的关系
众所周知,电容的基本功能在于储存电荷并实现充电与放电过程。而在晶振电路中,负载电容与晶振之间存在着紧密的相互作用关系。
晶振的匹配电容,我们可以简单地称它为“负载电容”。想象一下,这个负载电容就像是晶振的一个小助手,帮助晶振开始工作。
晶振,就像是一个需要伙伴才能跳舞的人,而这个伙伴就是负载电容。晶振有两条线,这两条线会连接到IC块(一个集成电路块)里面,那里有一些有效的电容。为了让晶振能够正常工作,我们需要在晶振的外面再接上一个电容,这个电容就是负载电容。
负载电容的作用很重要,它就像是一个桥梁,连接着晶振和电路之间的分布电容。只有当这个桥梁让晶振两端的电容加起来等于负载电容的时候,晶振才能开始工作。这个“开始工作”的过程,我们可以想象成晶振在充电,然后它就开始跳舞了——也就是起振。
小tips
:如果工程师在选购晶振时,最好把所需的负载电容等重要参数,也跟采购说明,那么采购在晶振选型过程中,会减少很多选型弯路。晶振的负载不能确认的话,电容很难匹配,起振电容无法充电放电,晶振也就起振不了;当分布电容与晶振电容值是相等时,就可以让晶振发出谐振频率了。电容大小能影响晶振频率的稳定度和相位,越小价格也会越高。所以这个负载还决定着晶振本身的一个价格。
晶振和电阻的关系
1、配合IC内部电路组成负反馈、移相,使放大器工作在线性区晶振输入输出连接的电阻作用是产生负反馈,保证放大器工作在高增益的线性区,同时起到限流的作用,防止反向器输出对晶振过驱动,损坏晶振。
想象一下,你有一个放大器,它的作用是把声音或信号变大。但是,如果声音或信号变得太大,它就会失真,就像你大声喊叫时,声音会变得刺耳一样。为了解决这个问题,我们给放大器加上了一个“小助手”——一个电阻。
这个电阻它可以帮助我们调整放大的程度,确保信号既被放大了,又不会失真。同时,这个电阻还能防止放大器过度工作,从而保护它不受损坏。但是,仅仅放大信号还不够,我们还需要让信号像钟摆一样来回摆动,这样才能产生振荡。而这个电阻就能帮助放大器在“线性区”工作,这个区域就像是放大器最适合工作的“舒适区”,在这里,放大器可以稳定地放大信号,并产生我们需要的振荡。
对于不同类型的放大器(比如CMOS和TTL),这个“小助手”的阻值可能会有所不同。CMOS放大器通常需要一个较大的电阻(比如1M以上),而TTL放大器则可能需要根据其类型来调整。不过,有些特殊的放大器(比如某些微处理器中的放大器),它们内部已经自带了这个“小助手”,所以我们就不需要再额外添加了。
2、晶振串联的电阻常用来预防晶振被过分驱动;
具体来说,晶振上的电镀会因为过度的力量而逐渐磨损,这会导致晶振的频率变高,就像是机器转得太快了一样。如果晶振被过度驱动,这种过度的力量还会让晶振提前坏掉,就像机器因为过度使用而提前报废一样。
为了避免这种情况,我们需要调整一个叫做“drive level”的东西,也就是驱动水平。这个驱动水平就像是给晶振的力量大小,我们得找到一个合适的力量,既能让晶振正常工作,又不会让它受到伤害。
同时,我们还需要考虑“发振余裕度”,这就像是给晶振留一点“备用力量”。这样,即使在一些特殊情况下,晶振也能保持稳定的工作状态。
3、并联降低谐振阻抗,使谐振器易启动;
想象一下,Xin(输入端)和Xout(输出端)里面藏着一个叫做“施密特反相器”的小装置。这个小装置有个特点,就是它不能自己启动晶体震荡,就像是一个小孩子不能自己推动一个大轮胎滚动一样。
为了解决这个问题,我们在反相器的两端加了一个电阻,这个电阻就像是一个“助手”,它能帮助反相器把输出的信号反过来(也就是180度翻转),然后再送回给输入端。这样,就形成了一个反馈回路。
接着,我们把晶体并联在这个电阻上。晶体和电阻就像是两个小伙伴,他们一起工作,降低了谐振的阻抗,就像是给轮胎加了点润滑油,让它更容易滚动起来。这样,谐振器就更容易启动了。
而且,这个电阻还有一个好处,就是它能让反馈回路的交流等效按照晶体的频率来谐振。因为晶体的品质因数(Q值)非常高,所以即使电阻的值在很大的范围内变化,也不会影响输出的频率,就像是给轮胎加了一个稳定的“动力源”,让它能够保持稳定的滚动速度。
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