时钟脉冲是数字电路的生命线,有不同类型的振荡器为我们的电路产生时钟脉冲。但最重要的是,没有什么能比得上基于晶体的振荡器的效率和稳定性。甚至微控制器也使用晶体振荡器,因为它的稳定性和准确性可以产生预定义频率的时钟脉冲。下次当您的项目需要稳定的方波输入时,您不必太担心。在本电路中,我们将看到如何使用石英晶体生成方波及其工作解释。
石英晶体:
石英晶体的工作原理基于压电效应,即当电荷施加到石英晶体板上时,它会振动。基本上将电能转换为机械能。此属性用于构建石英晶体,其中石英片放置并连接电极。当施加电荷/电流时,它会产生预定义频率的振动,而振动又可以使用与其连接的外部组件导出为稳定波形。这就是我们在这个电路中要做的,使用外部元件来获得固定频率的所需信号。
晶体振荡器电路的工作原理:
逆变器U1触发该振荡器电路的启动。反馈电阻R1从输出端连接到输入端,将部分输出馈送到输入端。考虑逆变器在最初打开时处于低状态。逆变器的输出进入高电平状态,这被反馈到输入。这会给电容器C1充电,逆变器将其输出切换回低电平状态。通过这样做,逆变器将在其线性区域运行。在此电路中,U1的最大输出电压为Vcc/2。这种R1和U1组合将产生180异相的正弦波。
另一方面,电阻R2限制流入晶体的电流以防止损坏。来自U1的正弦波与电容器C1,C2和晶体相结合将产生另一个正弦波。这也将 180 异相。这两个 180 个异相信号一起将提供 360 异相的信号输出,这将满足 Barkhausen 稳定和持续振荡的标准。
U2仅充当逆变器,接受正弦波输入,并提供方波作为20Mhz频率的输出。R2、C1和C2的元件选择对于达到所需频率非常重要。C1和C2应为10pF,R2应为270欧姆,以获得稳定的20Mhz方波。您可以在数据表中检查应与晶体一起使用的负载电容,以在所需频率下工作。
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