發布時間:2019-09-21
至于晶體諧振器的輸出波形,我相信有些人可能會認為只有兩種波形,即無源晶體振蕩器的輸出波形是正弦波,有源晶體振蕩器的輸出波形是方波,一小部分是正弦波。
由于有源晶體振蕩器內部增加了整形電路,輸出為方波,很少使用正弦波,一般使用方波輸出(波形不佳的正弦波大部分時間仍能在示波器上看到,這是由于示波器帶寬不足造成的。
例如,如果有源晶體振蕩器為20兆赫,當用40兆赫或60兆赫的示波器測量時,正弦波就會顯示出來。這是因為方波的傅立葉被分解成基頻和奇次諧波的疊加。如果帶寬不夠,只剩下基頻20兆赫和60兆赫的諧波,所以顯示正弦波。方波的完美再現需要至少10倍的帶寬,5倍的帶寬幾乎不夠,所以它需要至少100米的示波器。).
方波主要用于數字通信系統的時鐘上,驅動純計數電路或門電路。方波主要有幾個指標要求,如輸出電平、占空比、上升/下降時間、驅動能力等。正弦波主要用于對電磁干擾和頻率干擾有特殊要求的電路,該電路要求輸出的高次諧波分量非常小。為后面的模擬電路選擇正弦波也是一個更好的選擇。通常需要提供諧波、噪聲和輸出功率等指標。方波輸出功率高,驅動能力強,但諧波成分豐富。正弦波輸出功率不如方波,但其諧波分量要小得多。
有源晶體振蕩器的頻率輸出必須具有某個波形作為輸出載波,并且該波形的輸出必須伴隨有某個負載值。在實際使用中,波形負載也是晶體振蕩器非常重要的參數指標。如果選擇不正確,晶體振蕩器或其他模塊將無法正常工作,功能無法實現,或者模塊甚至整個機器將被損壞。
晶體諧振器的輸出波形主要有三種:正弦波、方波和準正弦波。
晶體諧振器負載主要如下:
(1)正弦波:負載50歐姆或1k歐姆;
(2)方波:n個TTL負載或n個PF電容;
(3)準正弦波:10K歐姆并聯10PF電容器;
此外,通常使用差分輸出PECL、LVDS等高頻(100兆赫以上)。在實際使用中,晶體諧振器的輸出通常用于驅動以下電路形式:
1.同軸電纜的長線輸出;
2.濾波電路的輸出;
上述兩種電路通常適用于50歐姆的負載。這是因為上述兩個電路通常需要50歐姆的負載來匹配,并且在射頻場中有75歐姆、300歐姆和其他特征阻抗,這在必要時應該解釋。這種輸出波形最適合正弦波。正弦波的振幅只有在長距離傳輸后才會衰減,波形不會失真。
3.門電路的輸入;
要驅動門電路,必須注意高電平、低電平、占空比、上升時間、下降時間等指標,否則很難平穩驅動。因此,方波是最合適的波形。門電路也有TTL和CMOS門電路的區別,但目前主流電路已經實現了TTL/CMOS兼容。作為高阻抗的輸入,其輸入具有較大的電阻,但具有一定的容性阻抗。例如,典型的74HC04與非門的輸入阻抗約為3.5PF(有時晶體振蕩器輸出驅動多個門,因此方波負載一般為15PF,可驅動3-4個門,高驅動能力的重負載為50PF,可驅動十幾個門)。
4、更換晶體諧振器作為振蕩電路的輸入
晶體諧振器可以直接用作許多電子芯片中的時鐘脈沖發生器。如果需要更高質量的時鐘,也可以使用晶體振蕩器。例如,常用單片機AT89C51的引腳XTAL1和XTAL2用于連接晶體諧振器(也需要兩個電容)。如果用引腳XTAL1連接晶體振蕩器:對其內部電路的分析表明,引腳XTAL 1是其內部振蕩電路的輸入端,具有高輸入阻抗和大放大系數。因此,較小的波形可以觸發操作(峰峰值100毫伏~1V),特別適合驅動準正弦波。正弦波輸出晶體振蕩器也可以驅動,但輸入端需要增加阻抗匹配電阻,這也是晶體振蕩器輸出的浪費。方波輸出的晶體振蕩器也可以驅動它,但由于方波輸出幅度過大,有過驅動的嫌疑。過驅動的缺點是它會使時鐘電路的噪聲更大。如果它對噪音不敏感,也可以這樣使用。方波輸出晶體振蕩器最好連接到XTAL2引腳,XTAL 2引腳是門電路輸入和輸出的并聯。其輸入阻抗低,所需驅動電平大(至少TTL電平低電平小于0.4V,高電平大于2.4V)。使用正弦波或準正弦波時,加載時峰峰值可達到2V或更高。注:連接晶體振蕩器時,引腳上通常不需要2個電容。
5、三極管,高速運算放大器電路輸入
有時,用戶使用三極管和高速運算放大器來處理晶體振蕩器波形,以便整形和放大。在這種情況下,負載阻抗通常不會太重,正弦波波形最合適。需要提供負載和波形幅度等參數。
6.對電磁干擾和頻率干擾有特殊要求的電路
這種電路要求輸出諧波分量很小,所以無論驅動哪種電路,正弦波都是最好的。
方波輸出分為TTL電平和CMOS電平:
TTL電平輸入低= 2.0V輸出低電平2.4V,最大低電平和最小高電平之間的電壓無效;
CMOS電平輸入低電平0.7Vcc,輸出低電平0.9Vcc(接近電源電壓)。