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解析:晶振的三类输出波形_波形_电路

落叶飘零 2025-01-15 07:43:14 0

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  由于在有源晶振内部加了整形电路,以是输出是方波,正弦波一样平常用的很少,普遍用的都是方波输出(很多时候在示波器上看到的还是波形不太好的正弦波,这是由于示波器的带宽不足。

  例如:有源晶振20MHz,如果用40MHz或60MHz的示波器丈量,显示的是正弦波,这是由于方波的傅里叶分解为基频和奇次谐波的叠加,带宽不足的话,就只剩下基频20MHz和60MHz的谐波,以是显斧正弦波。
完美的再现方波须要至少10倍的带宽,5倍的带宽只能算是勉强,以是须要至少100M的示波器。
)。

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  方波紧张用于数字通信系统时钟上,用来驱动时纯计数电路或门电路,对方波紧张有输出电平、占空比、上升/低落韶光、驱动能力等几个指标哀求。
正弦波紧张用于对EMI、频率滋扰有分外哀求的电路,这种电路哀求输出的高次谐波身分很小;后面有仿照电路选用正弦波也是比较好的选择。
常日须要供应例如谐波、噪声和输出功率等指标。
方波输出功率大,驱动能力强,但谐波分量丰富;正弦波输出功率不如方波,但其谐波分量小很多。

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(图片来自网络侵删)

  有源晶振的频率输出必定要有某个波形作为输出载体,波形的输出也必定会伴随着某个负载值。
在实际利用中,波形负载也是晶振的非常主要参数指标。
选择不当的话,轻则导致晶振或其他模块事情不正常,功能无法实现,重则破坏模块乃至整机。

  晶振的输出波形紧张有三大类:正弦波、方波和准正弦波。

  晶振负载紧张有以下几种:

  (1)正弦波:负载50欧姆或1k欧姆;

  (2)方波:N个TTL负载或N个PF电容;

  (3)准正弦波:10K欧姆并联10PF电容;

  此外还有差分输出PECL、LVDS等高频(100MHz以上)常用的,实际利用中晶振的输出一样平常用于驱动以下电路形式:

  1、同轴电缆类的长线输出;

  2、滤波器类的电路的输出;

  以上两种电路一样平常适用于50欧姆的负载。
这是由于以上两种电路一样平常须要50欧姆负载作匹配,在射频领域还有75欧姆、300欧姆等特色阻抗,须要时要加以解释。
此类的输出波形最适宜的为正弦波,正弦波经由长线传输后波形只是幅度有所衰减,波形并不会有畸变。

  3、门电路的输入;

  要驱动门电路,须要讲究高电平、低电平、占空比、上升韶光、低落韶光等指标,否则难以顺利驱动。
因此方波是最适宜的波形。
门电路也有TTL和CMOS门的区分,但目前主流的电路都实现了TTL/CMOS的兼容,作为高阻抗的输入,其输入的电阻身分阻值很大,但具有一定的容性阻抗。
例如范例的74HC04与非门的输入阻抗约为3.5PF(有时候晶振输出不止驱动一个门,因此方波负载一样平常为15PF,这样可以驱动3~4个门,有种高驱动能力的重负载为50PF,可以驱动十几个门)。

  4、取代晶体谐振器作为振荡电路的输入

  在很多电子芯片中都可以直策应用晶体谐振器做为时钟脉冲产生器,如果哀求更高质量的时钟,也会用到晶体振荡器。
例如常用的单片机AT89C51,其管脚XTAL1和XTAL2本是用来接晶体谐振器的(其余须要2个电容),如果用来接晶体振荡器:剖析其内部电路可知,XTAL1脚为其内部振荡电路的输入端,输入阻抗很高,放大倍数很大,因此较小的波形就可以使其触发事情(峰峰值100mV~1V),特殊适宜于准正弦波的驱动。
正弦波输出的晶振也可以对其驱动,但须要在输入端加阻抗匹配电阻,对晶振的输出也是一种摧残浪费蹂躏。
方波输出的晶振也可以对其驱动,但因方波输出幅度太大,存在过驱动的嫌疑,过驱动的坏处便是会使时钟电路的噪声变大,如果对噪声不敏感,也可以这样用。
方波输出的晶振最好接入XTAL2管脚,XTAL2管脚是门电路输入和输出的并联,其输入阻抗较低,须要的驱动电平较大(至少要达到TTL电平低电平小于0.4V,高电平大于2.4V的标准)。
用正弦波或准正弦波须要其带负载时峰峰值达到2V以上才可以。
解释:接晶体振荡器时,管脚上的2个电容一样平常是不须要的。

  5、三极管、高速运放电路的输入

  有时候用户为实现整形、放大等目的,用三极管、高速运放对晶振波形进行处理,这种情形下负载阻抗一样平常不是太重,用正弦波的波形最为得当。
须要供应负载、波形幅度等参数。

  6、对EMI、频率滋扰有分外哀求的电路

  这种电路哀求输出的高次谐波身分很小,因此不管驱动的是什么电路,都以正弦波为最好。

  方波输出分为:TTL电平和CMOS电平在:

  TTL电平输入低电平<=0.8V,高电平>=2.0V;输出低电平<0.4V,高电平>2.4V,最大低电平和最小高电平之间是无效电压;

  CMOS电平输入低电平<0.3Vcc,输入高电平>0.7Vcc,输出低电平<0.1Vcc(靠近于0),输出高电平>0.9Vcc(靠近于电源电压)。

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