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電容和電阻與晶振如何搭配運作

發布時間:2024-11-27 14:24    發布者:yxcyangxing
電容電阻與晶振如何搭配運作?
  • 晶振和電容的關系

眾所周知,電容的基本功能在于儲存電荷并實現充電與放電過程。而在晶振電路中,負載電容與晶振之間存在著緊密的相互作用關系。
晶振的匹配電容,我們可以簡單地稱它為“負載電容”。想象一下,這個負載電容就像是晶振的一個小助手,幫助晶振開始工作。

晶振,就像是一個需要伙伴才能跳舞的人,而這個伙伴就是負載電容。晶振有兩條線,這兩條線會連接到IC塊(一個集成電路塊)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電容,這個電容就是負載電容。

負載電容的作用很重要,它就像是一個橋梁,連接著晶振和電路之間的分布電容。只有當這個橋梁讓晶振兩端的電容加起來等于負載電容的時候,晶振才能開始工作。這個“開始工作”的過程,我們可以想象成晶振在充電,然后它就開始跳舞了——也就是起振。

小tips:如果工程師在選晶振時,最好把所需的負載電容等重要參數,也說明,那么在晶振選型過程中,會減少很多選型彎路。晶振的負載不能確認的話,電容很難匹配,起振電容無法充電放電,晶振也就起振不了;當分布電容與晶振電容值是相等時,就可以讓晶振發出諧振頻率了。電容大小能影響晶振頻率的穩定度和相位,越小價格也會越高。所以這個負載還決定著晶振本身的一個價格。

  • 晶振和電阻的關系

1、配合IC內部電路組成負反饋、移相,使放大器工作在線性區晶振輸入輸出連接的電阻作用是產生負反饋,保證放大器工作在高增益的線性區,同時起到限流的作用,防止反向器輸出對晶振過驅動,損壞晶振。

想象一下,你有一個放大器,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,它就會失真,就像你大聲喊叫時,聲音會變得刺耳一樣。為了解決這個問題,我們給放大器加上了一個“小助手”——一個電阻。

這個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,又不會失真。同時,這個電阻還能防止放大器過度工作,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回擺動,這樣才能產生振蕩。而這個電阻就能幫助放大器在“線性區”工作,這個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,并產生我們需要的振蕩。

對于不同類型的放大器(比如CMOS和TTL),這個“小助手”的阻值可能會有所不同。CMOS放大器通常需要一個較大的電阻(比如1M以上),而TTL放大器則可能需要根據其類型來調整。不過,有些特殊的放大器(比如某些微處理器中的放大器),它們內部已經自帶了這個“小助手”,所以我們就不需要再額外添加了。

2、晶振串聯的電阻常用來預防晶振被過分驅動;
具體來說,晶振上的電鍍會因為過度的力量而逐漸磨損,這會導致晶振的頻率變高,就像是機器轉得太快了一樣。如果晶振被過度驅動,這種過度的力量還會讓晶振提前壞掉,就像機器因為過度使用而提前報廢一樣。

為了避免這種情況,我們需要調整一個叫做“drive level”的東西,也就是驅動水平。這個驅動水平就像是給晶振的力量大小,我們得找到一個合適的力量,既能讓晶振正常工作,又不會讓它受到傷害。

同時,我們還需要考慮“發振余裕度”,這就像是給晶振留一點“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。

3、并聯降低諧振阻抗,使諧振器易啟動;
想象一下,Xin(輸入端)和Xout(輸出端)里面藏著一個叫做“施密特反相器”的小裝置。這個小裝置有個特點,就是它不能自己啟動晶體震蕩,就像是一個小孩子不能自己推動一個大輪胎滾動一樣。

為了解決這個問題,我們在反相器的兩端加了一個電阻,這個電阻就像是一個“助手”,它能幫助反相器把輸出的信號反過來(也就是180度翻轉),然后再送回給輸入端。這樣,就形成了一個反饋回路。

接著,我們把晶體并聯在這個電阻上。晶體和電阻就像是兩個小伙伴,他們一起工作,降低了諧振的阻抗,就像是給輪胎加了點潤滑油,讓它更容易滾動起來。這樣,諧振器就更容易啟動了。

而且,這個電阻還有一個好處,就是它能讓反饋回路的交流等效按照晶體的頻率來諧振。因為晶體的品質因數(Q值)非常高,所以即使電阻的值在很大的范圍內變化,也不會影響輸出的頻率,就像是給輪胎加了一個穩定的“動力源”,讓它能夠保持穩定的滾動速度。

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