电容三点式振荡电路仿真图 三点式振荡电路图

2025-02-0415:27:37销售经验0

关于振荡电路与时钟晶振的深度解析

在实时时钟(RTC)的应用中,振荡电路发挥着核心作用。特别指出,为此类振荡电路必须选用32.768KHZ的晶体。这种晶体被精确地连接在OSC3与OSC4之间,其目的是为了通过外接两个带有适当外部电阻的电容来确保振荡电路的稳定性。

32.768KHZ的时钟晶振所产出的振荡信号,在石英钟内部会经过一个特殊的分频器进行15次的分频处理。这一过程结束后,便得到了1HZ的秒信号。秒针正是依据这一信号每秒走动一次。值得注意的是,石英钟的分频器仅能执行15次分频操作;若使用其他频率的晶振,即使经过15次分频,也难以得到精确的1HZ秒信号,这将导致时钟的不准确。而32.768K=2的15次方,这一数据转换既方便又精确,为时钟的准确性提供了有力保障。

对于许多MCU(微控制器)爱好者来说,他们可能对MCU晶体两侧需要接有接近22pF的电容这一点感到困惑。这种电容有时看似可有可无。通过查阅众多资料,虽然经常提到它具有稳定作用,但很少有深入的理论分析。

事实上,许多爱好者在项目实践中可能会忽视这两个电容的重要性。曾经有一次,一个项目因这个看似不起眼的电容问题造成了数百万的损失,这才让人真正开始重视它的作用。MCU的振荡电路实际上被称为“三点式电容振荡电路”。

晶体在三点式电路中扮演着电感的角色,而C1和C2则是电路中的电容。5404和R1共同实现了一个NPN三极管的功能。通过对照高频书籍中的三点式电容振荡电路,可以更清晰地理解这一电路的工作原理。

在NPN三极管中,5404必须配合一个电阻以避免其进入饱和或截止区,而进入放大区。5404充当了一个反相器的角色。在射极接法下,这种三极管同样展现反相器的特性。

接下来,我们将以通俗的方式解释这种三点式振荡电路的工作机制。了解正弦振荡电路的振荡条件是理解其核心所在,即系统的放大倍数需大于1,且相位需满足360°的要求。重点讲解相位问题:5404作为反相器,实现了180°的相移。而这需要C1、C2和Y1共同实现180°的相移。当这三者形成谐振时,可以实现电压的180°相反,从而达到移相的目的。C1的值增大时,C2端的振幅会增强;而C2的值减小时,振幅同样会增强。

有时,即使不焊接C1和C2,电路仍然可以工作。这并非意味着C1和C2不存在,而是由于芯片引脚的分布电容起到了作用。由于这些电容本身并不需要很大,因此这一点的理解尤为重要。

接下来探讨这两个电容对振荡稳定性的影响。C1和C2的作用相互补充。在布板时,如果是双面板且材质较厚,分布电容的影响可能不大;但在高密度的多层板,尤其是VCO等振荡电路中,分布电容的影响就需考虑了。

在一些工控项目中,为确保振荡的稳定性及精度,会选择使用特定的有源晶振而非通过单片机的晶体分频来产生时钟信号。选择32.768KHz的时钟晶体做时钟,是因为它的稳定性和各方面性能均表现优异,这已成为工业应用的一个标准。

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