眾所周知,電容的基本功能在于儲存電荷并實(shí)現充電與放電過(guò)程。而在晶振電路中,負載電容與晶振之間存在著(zhù)緊密的相互作用關(guān)系。 晶振的匹配電容,我們可以簡(jiǎn)單地稱(chēng)它為“負載電容”。想象一下,這個(gè)負載電容就像是晶振的一個(gè)小助手,幫助晶振開(kāi)始工作。 晶振,就像是一個(gè)需要伙伴才能跳舞的人,而這個(gè)伙伴就是負載電容。晶振有兩條線(xiàn),這兩條線(xiàn)會(huì )連接到IC塊(一個(gè)集成電路塊)里面,那里有一些有效的電容。為了讓晶振能夠正常工作,我們需要在晶振的外面再接上一個(gè)電容,這個(gè)電容就是負載電容。 負載電容的作用很重要,它就像是一個(gè)橋梁,連接著(zhù)晶振和電路之間的分布電容。只有當這個(gè)橋梁讓晶振兩端的電容加起來(lái)等于負載電容的時(shí)候,晶振才能開(kāi)始工作。這個(gè)“開(kāi)始工作”的過(guò)程,我們可以想象成晶振在充電,然后它就開(kāi)始跳舞了——也就是起振。 小tips:如果工程師在選晶振時(shí),最好把所需的負載電容等重要參數,也說(shuō)明,那么在晶振選型過(guò)程中,會(huì )減少很多選型彎路。晶振的負載不能確認的話(huà),電容很難匹配,起振電容無(wú)法充電放電,晶振也就起振不了;當分布電容與晶振電容值是相等時(shí),就可以讓晶振發(fā)出諧振頻率了。電容大小能影響晶振頻率的穩定度和相位,越小價(jià)格也會(huì )越高。所以這個(gè)負載還決定著(zhù)晶振本身的一個(gè)價(jià)格。 ![]()
1、配合IC內部電路組成負反饋、移相,使放大器工作在線(xiàn)性區晶振輸入輸出連接的電阻作用是產(chǎn)生負反饋,保證放大器工作在高增益的線(xiàn)性區,同時(shí)起到限流的作用,防止反向器輸出對晶振過(guò)驅動(dòng),損壞晶振。 想象一下,你有一個(gè)放大器,它的作用是把聲音或信號變大。但是,如果聲音或信號變得太大,它就會(huì )失真,就像你大聲喊叫時(shí),聲音會(huì )變得刺耳一樣。為了解決這個(gè)問(wèn)題,我們給放大器加上了一個(gè)“小助手”——一個(gè)電阻。 這個(gè)電阻它可以幫助我們調整放大的程度,確保信號既被放大了,又不會(huì )失真。同時(shí),這個(gè)電阻還能防止放大器過(guò)度工作,從而保護它不受損壞。但是,僅僅放大信號還不夠,我們還需要讓信號像鐘擺一樣來(lái)回擺動(dòng),這樣才能產(chǎn)生振蕩。而這個(gè)電阻就能幫助放大器在“線(xiàn)性區”工作,這個(gè)區域就像是放大器最適合工作的“舒適區”,在這里,放大器可以穩定地放大信號,并產(chǎn)生我們需要的振蕩。 對于不同類(lèi)型的放大器(比如CMOS和TTL),這個(gè)“小助手”的阻值可能會(huì )有所不同。CMOS放大器通常需要一個(gè)較大的電阻(比如1M以上),而TTL放大器則可能需要根據其類(lèi)型來(lái)調整。不過(guò),有些特殊的放大器(比如某些微處理器中的放大器),它們內部已經(jīng)自帶了這個(gè)“小助手”,所以我們就不需要再額外添加了。 2、晶振串聯(lián)的電阻常用來(lái)預防晶振被過(guò)分驅動(dòng); 具體來(lái)說(shuō),晶振上的電鍍會(huì )因為過(guò)度的力量而逐漸磨損,這會(huì )導致晶振的頻率變高,就像是機器轉得太快了一樣。如果晶振被過(guò)度驅動(dòng),這種過(guò)度的力量還會(huì )讓晶振提前壞掉,就像機器因為過(guò)度使用而提前報廢一樣。 為了避免這種情況,我們需要調整一個(gè)叫做“drive level”的東西,也就是驅動(dòng)水平。這個(gè)驅動(dòng)水平就像是給晶振的力量大小,我們得找到一個(gè)合適的力量,既能讓晶振正常工作,又不會(huì )讓它受到傷害。 同時(shí),我們還需要考慮“發(fā)振余裕度”,這就像是給晶振留一點(diǎn)“備用力量”。這樣,即使在一些特殊情況下,晶振也能保持穩定的工作狀態(tài)。 3、并聯(lián)降低諧振阻抗,使諧振器易啟動(dòng); 想象一下,Xin(輸入端)和Xout(輸出端)里面藏著(zhù)一個(gè)叫做“施密特反相器”的小裝置。這個(gè)小裝置有個(gè)特點(diǎn),就是它不能自己?jiǎn)?dòng)晶體震蕩,就像是一個(gè)小孩子不能自己推動(dòng)一個(gè)大輪胎滾動(dòng)一樣。 為了解決這個(gè)問(wèn)題,我們在反相器的兩端加了一個(gè)電阻,這個(gè)電阻就像是一個(gè)“助手”,它能幫助反相器把輸出的信號反過(guò)來(lái)(也就是180度翻轉),然后再送回給輸入端。這樣,就形成了一個(gè)反饋回路。 接著(zhù),我們把晶體并聯(lián)在這個(gè)電阻上。晶體和電阻就像是兩個(gè)小伙伴,他們一起工作,降低了諧振的阻抗,就像是給輪胎加了點(diǎn)潤滑油,讓它更容易滾動(dòng)起來(lái)。這樣,諧振器就更容易啟動(dòng)了。 而且,這個(gè)電阻還有一個(gè)好處,就是它能讓反饋回路的交流等效按照晶體的頻率來(lái)諧振。因為晶體的品質(zhì)因數(Q值)非常高,所以即使電阻的值在很大的范圍內變化,也不會(huì )影響輸出的頻率,就像是給輪胎加了一個(gè)穩定的“動(dòng)力源”,讓它能夠保持穩定的滾動(dòng)速度。 ![]() |