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MCU振荡电路分析
(2011/10/31 9:37:00)
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斑竹竞选报名结束,初选投票正式开始!(截止日期2007-06-30)
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绝大多数的MCU爱好者对MCU晶体两边要接一个22pF附近的电容不理解,因为这个电容有些时候是可以不要的。参考很多书籍,讲解的很少,往往提到最多的是起稳定作用,负载电容之类的话,都不是很深入理论的分析。
问题是很多爱好者不去关心这两个电容,他们认为按参考设计做就行了,本人也是如此,直到有一次一个手机项目就因为这个电容出了问题,损失了几百万之后,才开始真正的考虑这个电容的作用。

其实MCU的振荡电路的真名叫“三点式电容振荡电路”,请参考网页中的图片。
Y1是晶体,相当于三点式里面的电感,C1和C2就是电容,7404和R1实现一个NPN的三极管,大家可以对照高频书里的三点式电容振荡电路。接下来分析一下这个电路。

7404必需要一个电阻,不然它处于饱和截止区,而不是放大区,R1相当于三极管的偏置作用,让7404处于放大区域,那么7404就是一个反相器,这个就实现了NPN三极管的作用,NPN三极管在共发射极接法时也是一个反相器。

接下来用通俗的方法讲解一下这个三点式振荡电路的工作原理,大家也可以直接看书。

大家知道一个正弦振荡电路要振荡的条件是,系统放大倍数大于1,这个容易实现,相位满足360°,接下来主要讲解这个相位问题:
7404因为是反相器,也就是说实现了180°移相,那么就需要C1,C2和Y1实现180°移相就可以,恰好,当C1,C2,Y1形成谐振时,能够实现180移相,这个大家可以解方程等,把Y1当作一个电感来做。也可以用电容电感的特性,比如电容电压落后电流90°,电感电压超前电流90°来分析,都是可以的。


当C1增大时,C2端的振幅增强,当C2降低时,振幅也增强。

有些时候C1,C2不焊也能起振,这个不是说没有C1,C2,而是因为芯片引脚的分布电容引起的,因为本来这个C1,C2就不需要很大,所以这一点很重要。接下来分析这两个电容对振荡稳定性的影响。
因为7404的电压反馈是靠C2的,假设C2过大,反馈电压过低,这个也是不稳定,假设C2过小,反馈电压过高,储存能量过少,容易受外界干扰,也会辐射影响外界。C1的作用对C2恰好相反。因为我们布板的时候,假设双面板,比较厚的,那么分布电容的影响不是很大,假设在高密度多层板时,就需要考虑分布电容,尤其是VCO之类的振荡电路,更应该考虑分布电容。

有些用于工控的项目,建议不要用晶体的方法振荡,二是直接接一个有源的晶振

很多时候大家会用到32.768K的时钟晶体来做时钟,而不是用单片机的晶体分频后来做时钟,这个原因很多人想不明白,其实这个跟晶体的稳定度有关,频率越高的晶体,Q值一般难以做高,频率稳定度不高,32K的晶体稳定度等各方面都不错,形成了一个工业标准,比较容易做高。


软件方面请参考本人的“实用单片机系统第三版”,侃单片机版里有,比较重视一些细节的处理,抛弃了大家常用又很容易导致问题的大循环结构。“救火车”提竞选文章里提到的一个问题在实用单片机系统里可以很好的回避,并且消息机制改成16bit,降低了出现临界点的风险。


网友评论:多怪本人小孩子的时候不好好读书,文笔很差,现在看金庸小说,开始看他的写作技巧。

本人认为20世纪对中国“今后”影响最大的文人应该是“金庸”,百年后应该属于巨匠一类人物。

只是金庸小说有些时候漏洞太多了,虽然他老人家修补过,但架构,人物和情节太深入人心,他也无力登天了,估计这个将是后人指责他的最大的诟病。


其实何必太完美呢,大家明白其意就好。

对于文学
流传十年看作者
流传百年看文笔
流传千年看内容



网友评论:楼主内功浑厚,武林正派,偶喜欢~

楼主无私奉献,愿把自己的秘笈共享,造福一方;求索悟道,切磋指点,偶更喜欢~

问题:您空余的时间多吗?平均每天有多少上网时间?

网友评论:本人一周基本上6天在

在公司主要负责招聘,培训,电路审核,项目预研,基本不做具体工作。

也就是说一天都在网上瞎逛

网友评论:不错,找了很多资料不知道为什么,现在了解多了.

网友评论:楼主的境界常人难以企及,但是努力的终极目标,我用单片机的最高境界是人机合一。

网友评论:能得到这么多大侠的推爱,是本人的荣幸,想想每个人的发展都是不容易的。
本人稍微自述一下本人的历史

网友评论:1:幼年时虽家道贫寒,幸父严母慈,给予很多的关爱,有一颗完整的心灵。
2:小学时得堂兄关照,经常给予零食和超级玛丽,当时游戏厅他家那边是按人时收费,我家这边是按机时收费,他说你家两个人玩跟一个人玩价格是一样的,就去你家那边玩吧,他出钱。他的恩情直到大学毕业后才算还上。
3:初中时得一物理老师的喜欢,物理化学较好,同时开始学习电工学,痴迷于电学的神奇,虽无老师,但也看得不亦乐乎,二三极管,电子管,电机等都是那时所学。
4:高中时喜好发烧友,苦于无钱,经常到新华书店抄书。
5:大学时被迫当上电子协会会长,整天对着一大堆随身听维修。结果成绩很差,英语四级没过,没能去成“华为”。
6:毕业后去新东方学英语,结果睡觉3个月。
7:幸得朋友一言,进入了北京中科院半导体所,在那儿重新认识了自己,原来大家都差不多。
8:半年后不满所里的无聊事情,更觉自己不会软件,经朋友推荐来到深圳做手机,从事软件工作。
9:一年半后自感软件不是自己所长,又重新转行做硬件,设计基带,射频,电源
10:一年后朋友支持,一帮兄弟开始折腾。
11:半年后被现在老板买下,专注于手机及相关产品。


因为从小搞电路,对电路的细节比较通透,这是后面读书学到的人所不具备的。

所以邓老说的好,“电脑要从娃娃抓起”,IT也是一样。



网友评论:在这个话题上我还不太入边,没办法灌太多水给您抬人气。哈哈

网友评论:有你们的认同,我会努力的。

女为乐己者荣,士为知己者死,古人的话真是太好了。

你的水平能够提高,才是关键

有空可以QQ联系

网友评论:“女为悦已者容”,楼主也有失手之作。

网友评论:实用单片机第二版已经放到网上去了,各位刚学MCU的,觉得有必要,可以去下载


/MCU/实用的单片机系统第二版.rar




网友评论:哈哈,楼主对MCU的理解超出常人啊。
始终MCU都只是一个工具,其实作为一个工程师,之所以叫“工程师”那么他就应该把MCU这样的工具最精确的应用于“工程”之中。
如何做到简单,适用,可复用,稳定。我想这是所有"系统"最基本的要求。楼主的MS3,我个人觉得在某些场合,可能比uCos跟适合。

网友评论:/MCU/MS2程序分析.pdf

在侃单片机里又重新新开了一版。


网友评论:支持

网友评论:对于MCU晶振电路能够分析如此透彻,还是第一次见到,支持LZ……LZ可否继续发几篇对于振荡电路分析的文章,那就更好了……

网友评论:震荡电路是电路中最难的一块电路,要想精通模拟,必须要学会震荡电路分析,而震荡电路需要大家对电阻电容电感理解很深入才行,说句实话,本人也只对电阻电容理解的比较好,电感还真不感说理解.

反正有大家的支持,本人会发更多的帖子,保证质量.

就这段时间来说,本人自认为武侠那篇文章最好,当时想通后有点豁然开朗的感觉.

网友评论:建立过程的瞬态分析曾经有个RONGGER琢磨的非常透彻..
可惜..


网友评论:这个分析的前提是已知震荡,所以采用稳态分析,若用瞬态分析需要分析好多周期才能明确,本人把这类能够产生正弦波的都放到稳态中分析,比如文氏桥等电路.

推论:
满足n*360度,增益大于一的能够震荡,那么频率呢,其实当n=0,不可能做很高的震荡电路,360度能做到比较高,但到微波领域,在器件尺寸无法缩小的时候,需要采用n=2,3之类的,因为器件有电器延迟特性.


多谐震荡电路本人一般采用瞬态分析,主要分析它的正激过程和逆转过程即可.比如手机充电器的单端震荡,双三极管的电容式多谐震荡等.

一个原则是遵循元气件的本质,在分析中不要随意改变元气件性质,很多人分析不出的一个原因是随意扭曲元气件,自己加一些属性,结果一错就只能再错的分析






网友评论:听说您是一位电源方面的高手,有空还请多多指教,本人涉及面过广,下一步打算在硬件方向发展,电源是首选

网友评论:

网友评论:都是牛人

网友评论:感谢各位支持

网友评论:以前老郭也发给我一篇类是的文章。
做版主还要热心

网友评论:目前公司手机进入量产阶段,学要以下职位:
1:项目助理,要求做事认真负责,通晓项目流程,电路基础好,有电路设计能力。1名

2:硬件测试,要求做事认真负责,具有生产测试经验,职责范围为基带测试,射频测试,生产线测试等。1名

3:软件测试,要求做事踏实认真,具有测试经验。2名

公司保证,在做好本职工作后,公司不限制个人发展。



网友评论:你的手机可以开始来“天龙八部”了。

网友评论:消费类电子产品经常出现“花开花落”,希楼主一路走好。

网友评论:消费类电子的竞争确实如打仗一样,一个一个变化,累啊。

也希望大家有空做做消费类电子,感受一下市场压力

网友评论:下载你的模板2,在keil下通不过?
我想应该是可以的,不知道原因,呵呵

网友评论:去掉枚举的逗号就可以了

网友评论:程序模板不能用,我下了还没看?

网友评论:谢谢各位支持

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