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三点式电容振荡电路分析图_三点式电容振荡电路分析

三点式电容振荡电路分析图_三点式电容振荡电路分析

很多开发者不理解晶振两边都接一个电容接地的做法,因为这个电容有时候是可以去掉的。查阅了很多书,发现书中的解释很少,提到最多的是:稳定对地电容或等效于负载电容等。也没有深入的理论分析。

另一方面,很多粉丝直接忽略了晶体旁边的这两个电容,认为按照参考设计就可以了。但实际上这是一个振荡电路,也叫“三点式电容振荡电路”,如下图所示。

单片机三点式电容振荡电路

其中Y1为晶体,相当于三点式中的电感;C1和C2是电容,5404和R1实现的是NPN晶体管(可以对比高频书上的三点式电容振荡电路)。相关推荐:单片机中晶体振荡器的工作原理是什么?

接下来我给大家分析一下这个电路。

首先,上面电路图中的5404必须连接一个电阻,否则它将处于饱和截止区,而不是放大区,因为R1相当于晶体管的偏置功能,可以使5404处于放大区,起到反相器的作用,从而实现一个NPN晶体管的功能,当共发射极连接时,NPN晶体管也是一个反相器。

其次,我们将通俗地解释一下这种三点式振荡电路的工作原理。

众所周知,正弦振荡电路的振荡条件是:系统放大倍数大于1,容易实现;但另一方面,相位需要满足360。问题出在这个相位:因为5404是逆变器,已经实现了180相移,所以只需要C1、C2和Y1再实现180相移。确切地说,当C1、C2与Y1形成谐振时,可以实现180相移;最简单的方法是以地面为参考。谐振时,由于通过C1、C2的电流相同,而地在C1、C2之间,电压正好相反,从而实现180相移。

此外,当C1增加时,C2端的振幅增加;当C2减小时,振幅也增加。有时候即使不锡焊C1、C2也能启动震动,但这种现象不是锡焊C1、C2造成的,而是芯片管脚的分布电容造成的,因为C1、C2的电容值不需要很大,这一点很重要。

那么,这两个电容对振荡稳定性有什么影响呢?

由于5404的电压反馈依赖于C2,所以假设C2太大,反馈电压太低,所以振荡不稳定。假设C2太小,反馈电压太高,储存的能量太小,就容易受到外界干扰,也会受到辐射影响外界。C1的功能与C2正好相反。板铺设时假设为双面板厚,分布电容影响不大;但如果是高密度多层板,就要考虑分布电容,尤其是VCO等振荡电路。

所以对于那些工业控制用的项目,建议最好不要用晶振,直接接一个有源晶振。

很多时候,人们会使用32.768K的时钟晶体作为时钟,而不是使用单片机的晶体分频作为时钟。原因想必很多人都不知道。其实这和晶体的稳定性有关:频率越高,Q值越高,频率稳定性越差;而32.768K晶体的性能在稳定性等方面都不错,也形成了一个工业标准,相对容易做高。另外值得一提的是,32.768K是16位数据的一半,预留最高1位进位标志用于定时器计数器内部数字计算和处理也非常方便。

审核编辑:李倩

标签:C2电容晶体


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