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CMOS石英晶体振荡器并联与串联谐振频率振荡电路

来源:http://www.kangbidz.com 作者:kbdzkj 2018年05月31
  我们都知道晶振这款频率元件可分为多种性能,可分为无源晶振和有源晶振两大类,而这两大类又可按性能细分,如有源晶振,按性能可分为温补晶振(TCXO),压控晶振(VCXO),压控温补晶振(VC-TCXO),恒温晶振(OCXO),普通有源晶振(SPXO),普通有源晶振输出方式多数为COMS. 
CMOS晶体振荡器

  晶体以串联谐振频率振荡。CMOS反相器初始通过反馈电阻R1偏置到其工作区域的中间。这确保了逆变器的Q点处于高增益区域。这里使用一个1MΩ值的电阻,但只要1MΩ以上,它的值并不重要。附加的反相器用于将振荡器的输出缓冲到连接的负载。
  逆变器提供180 °的相移,并且晶振电容器网络需要额外的180 °振荡。CMOS晶体振荡器的优势在于它始终会自动重新调整以保持振荡的360 °相移。
  与之前产生正弦输出波形的基于晶体管的晶体振荡器不同,由于CMOS反相器振荡器使用数字逻辑门,输出是在HIGH和LOW之间振荡的方波。当然,最大工作频率取决于所用逻辑门的开关特性。
微处理器晶体石英晶振时钟
  我们无法完成Quartz Crystal Oscillators教程而没有提及微处理器水晶时钟。实际上,所有微处理器,微控制器,PIC和CPU通常都使用石英晶体振荡器作为其频率确定装置来产生其时钟波形,因为如我们所知,与电阻电容相比,晶体振荡器提供最高的精度和频率稳定性( RC)或电感电容(LC)振荡器。
  CPU时钟决定处理器运行和处理数据的速度,微处理器,时钟速度为1MHz的PIC或微控制器意味着它可以在每个时钟周期内以每秒100万次的速度处理数据。通常,生成微处理器时钟波形需要的是晶体和两个陶瓷电容,值范围在15到33pF之间,如下所示。
微处理器振荡器

  大多数微处理器,微控制器和PIC都有两个标记为OSC1和OSC2的振荡器引脚,用于连接外部石英晶体电路,标准RC振荡器网络甚至陶瓷谐振器。在这种类型的微处理器应用中,石英晶体振荡器产生一系列连续的方波脉冲,其基本频率由晶体本身控制。这个基本频率调节控制处理器设备的指令流。例如,主时钟和系统时序。
Quart Quartz振荡器例No2
  石英晶体在切割后具有下列值,Rs =1kΩ,Cs = 0.05pF,Ls = 3H和Cp = 10pF。计算晶体系列和平行振荡频率。
串联振荡频率为:

并联振荡频率为:

然后晶体的振荡频率将在411kHz和412kHz之间。

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