你的位置:首頁(yè) > 測(cè)試測(cè)量 > 正文

詳談MCU外接晶體及振蕩電路

發(fā)布時(shí)間:2018-10-16 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】很多MCU開發(fā)者對(duì)MCU晶體兩邊要各接一個(gè)對(duì)地電容的做法表示不理解,因?yàn)檫@個(gè)電容有時(shí)可以去掉。筆 者參考了很多書籍,卻發(fā)現(xiàn)書中講解的很少,提到最多的往往是:對(duì)地電容具穩(wěn)定作用或相當(dāng)于負(fù)載電容等,都沒(méi)有很深入地去進(jìn)行理論分析。

詳談MCU外接晶體及振蕩電路 

很多MCU開發(fā)者對(duì)MCU晶體兩邊要各接一個(gè)對(duì)地電容的做法表示不理解,因?yàn)檫@個(gè)電容有時(shí)可以去掉。筆 者參考了很多書籍,卻發(fā)現(xiàn)書中講解的很少,提到最多的往往是:對(duì)地電容具穩(wěn)定作用或相當(dāng)于負(fù)載電容等,都沒(méi)有很深入地去進(jìn)行理論分析。而另外一方面,很多 愛(ài)好者都直接忽略了晶體旁邊的這兩個(gè)電容,他們認(rèn)為按參考設(shè)計(jì)做就行了。但事實(shí)上,這是MCU的振蕩電路,又稱“三點(diǎn)式電容振蕩電路”,如圖1所示。
 
詳談MCU外接晶體及振蕩電路
圖1:MCU的三點(diǎn)式電容振蕩電路

其中,Y1是晶體,相當(dāng)于三點(diǎn)式里面的電感;C1和C2是電容,而5404和R1則實(shí)現(xiàn)了一個(gè)NPN型三極管(大家可以對(duì)照高頻書里的三點(diǎn)式電容振蕩電路)。
 
接下來(lái)將為大家分析一下這個(gè)電路:首先,5404必需搭一個(gè)電阻,不然它將處于飽和截止區(qū),而不是放大區(qū),因?yàn)镽1相當(dāng)于三極管的偏置作用,能讓5404處于放大區(qū)域并充當(dāng)一個(gè)反相器,從而實(shí)現(xiàn)NPN三極管的作用,且NPN三極管在共發(fā)射極接法時(shí)也是一個(gè)反相器。
 
其次將用通俗的方法為大家講解一下這個(gè)三點(diǎn)式振蕩電路的工作原理。眾所周知,一個(gè)正弦振蕩電路的振蕩條件為:系統(tǒng)放大倍數(shù)大于1,這個(gè)條件較容易實(shí)現(xiàn);但另 一方面,還需使相位滿足360°。而問(wèn)題就在于這個(gè)相位:由于5404是一個(gè)反相器,因此已實(shí)現(xiàn)了180°移相,那么就只需C1、C2和Y1再次實(shí)現(xiàn) 180°移相就可以了。恰好,當(dāng)C1、C2和Y1形成諧振時(shí),就能實(shí)現(xiàn)180移相;最簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)方式就是以地作為參考,諧振的時(shí)候,由于C1、C2中通過(guò) 的電流相同,而地則在C1、C2之間,所以恰好電壓相反,從而實(shí)現(xiàn)180移相。
 
再則,當(dāng)C1增大時(shí),C2端的振幅增強(qiáng);當(dāng)C2降低時(shí),振幅也增強(qiáng)。有時(shí)即使不焊接C1、C2也能起振,但這種現(xiàn)象不是由不焊接C1、C2的做法造成的,而是由芯片引腳的分布電容引起,因?yàn)镃1、C2的電容值本來(lái)就不需要很大,這一點(diǎn)很重要。
 
那么,這兩個(gè)電容對(duì)振蕩穩(wěn)定性到底有什么影響呢?由于5404的電壓反饋依靠C2,假設(shè)C2過(guò)大,反饋電壓過(guò)低,這時(shí)振蕩并不穩(wěn)定;假設(shè)C2過(guò)小,反饋電壓 過(guò)高,儲(chǔ)存能量過(guò)少,則容易受外界干擾,還會(huì)輻射影響外界。而C1的作用與C2的則恰好相反。在布板的時(shí)候,假設(shè)為雙面板且比較厚,那么分布電容的影響則 不是很大;但假設(shè)為高密度多層板時(shí),就需要考慮分布電容,尤其是VCO之類的振蕩電路,更應(yīng)該考慮分布電容。
 
因此, 那些用于工控的項(xiàng)目,筆者建議最好不要使用晶體振蕩,而是直接接一個(gè)有源的晶振。很多時(shí)候大家會(huì)采用32.768K的時(shí)鐘晶體來(lái)做時(shí)鐘,而不是通過(guò)單片機(jī) 的晶體分頻來(lái)做時(shí)鐘,其中原因想必很多人也不明白,其實(shí)上這是和晶體的穩(wěn)定度有關(guān):頻率越高的晶體,Q值一般難以做高,頻率穩(wěn)定度也比較差;而 32.768K晶體在穩(wěn)定度等各方面的性能表現(xiàn)都不錯(cuò),還形成了一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn),比較容易做高。另外值得一提的是,32.768K是16 bit數(shù)據(jù)的一半,預(yù)留最高1 bit進(jìn)位標(biāo)志,用作定時(shí)計(jì)數(shù)器內(nèi)部數(shù)字計(jì)算處理也非常方便。
 
  
推薦閱讀:
人工智能芯片的DNA 
解析開關(guān)電源抗干擾電路 
酷宅科技亮相“環(huán)球資源消費(fèi)電子展” 工業(yè)智控、智能灌溉備受海外買家關(guān)注  
詳細(xì)分析電容的作用和用途 
要采購(gòu)晶體么,點(diǎn)這里了解一下價(jià)格!
特別推薦
技術(shù)文章更多>>
技術(shù)白皮書下載更多>>
熱門搜索
?

關(guān)閉

?

關(guān)閉