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晶振如何産生數字時鐘信号

MCU時鐘引腳外部會接一個晶振和兩個電容就能構成我們的晶片需要的數字時鐘電路(方波動畫),今天就來和大家分享下,這個電路晶振是如何産生數字時鐘的。

晶振如何産生數字時鐘信号

首先晶振産生時鐘電路其實我們隻看到了外面一部分,還有一部分在晶片的内部,晶片内部包含了一個反相器(非門)和回報電阻,這個電路我們也稱之為皮爾斯振蕩器。

晶振如何産生數字時鐘信号

這個回報電阻一般比較大,是MΩ級别的,它的作用是在反相器Vin=Vout=VDD/2時偏置反相器,使反向其的初始狀态在一個線性工作區,是起振的一個關鍵器件。

晶振如何産生數字時鐘信号

有的時候我們還會在外面加一個串聯的電阻。這個是為了限制晶振的激勵功率的。

降低石英晶體的驅動功率,以防止超過石英晶體的容許驅動功率。

首先我們來看下這個電路,

反相器輸入輸出是相反的,通過回報電阻反相器的輸出應該是一直輸出一個方波。輸入信号是一個共模電壓約為VCC/2,并且在共模電壓很小範圍擾動的波形。輸出方波的頻率在沒有外圍器件時由電路自身的參數決定,主要是晶片的寄生電容和外部的這個電阻。大家可以看下這個實測圖檔,反相器的供電電壓為3.3V,輸入信号的共模電壓大概1.58V.

晶振如何産生數字時鐘信号

當加載晶體兩端的電壓信号的頻率等于它的諧振頻率時,信号的阻抗最小最容易通過它,其它頻率的信号衰減很大。

是以晶振就從輸出信号中篩選除了f0頻率的信号,又将這個信号作為輸入,進而我們在輸出上可以看到穩定的振蕩信号。這裡這個信号一般就可以用作我們數字信号的時鐘了。

晶振如何産生數字時鐘信号