Benötigen Sie Hilfe beim Erstellen und Debuggen einer 8-MHz-CLK-Schaltung

Ich möchte eine CLK-Generatorschaltung erstellen, die mit 8 MHz arbeitet. Ich folge diesem Design (von http://www.electronics-tutorials.ws/oscillator/crystal.html ):CMOS-Oszillatorschaltung

Mein Quarz ist 8 MHz HC49/US mit einer Kapazität von 20 pF, wie auf der Website beschrieben, auf der ich ihn gekauft habe.

Ich verwende R1 = 10 MOhm, R2 = 1 kOhm, und was C angeht, war der kleinste, den ich hatte, 150 pF, also habe ich 6 davon in Reihe verwendet, was 150/6 = 30 pF ergeben sollte. Mein Inverter ist ein NICHT-Gatter mit 6 Eingangspuffern von TI (cd40106b). Ich verwende zwei seiner Gatter für die Schaltung (AMP + Puffer).

Nachdem ich alles angeschlossen und mein (PC-basiertes) Oszilloskop angeschlossen hatte, sah ich, dass ich nur ein 1,5-MHz-Signal erhielt, das sehr weit von einer Rechteckwelle entfernt war, die ich erwartet hatte - eher eine dreieckige Wellenform. Dann habe ich den Quarz aus der Schaltung entfernt, und die Wellenform blieb gleich, also mache ich hier offensichtlich etwas falsch, da ich nur sehe, wie die RC-Schaltung oszilliert. Ich habe den Kristall durch zwei andere ersetzt und die gleichen Ergebnisse erzielt. Das NOT-Gatter sollte für diese Schaltung gerade schnell genug sein und bei VDD = 5 V arbeiten. Die Übergangszeit beträgt normalerweise 100 ns und bis zu 200 ns, und ich bin mit meinen Ergebnissen bei weitem nicht in der Nähe davon.

Ich denke, ich verwende die richtigen Werte für R2 und C, bin mir aber nicht sicher. Wie berechne ich die richtigen R- und C-Werte für meine Schaltung? Kann das der Grund für dieses Verhalten sein? Ich habe auch versucht, eine Schaltung mit CD4060 (Zähler) wie die aus dem Kommentar zusammenzubauen.

um zu sehen, ob das Problem vom Wechselrichter kommt, aber ich kann die Eingangsfrequenz immer noch nicht auf 8 MHz bringen. Was kann ich tun, um dies weiter zu debuggen?

4060 cricuit, dem ich gefolgt bin: hackersbench.com/Projects/1Hz
Wie hast du das zusammengestellt? Leiterplatte? Brotbrett? Welche Bandbreite hat dein Oszilloskop?
Es könnte eine gute Idee sein, kleinere Kappen zu erhalten. 30 pF könnten zu viel sein. Auch wenn Sie dies auf einem Steckbrett bauen, tun Sie das nicht. Kristalloszillatoren auf einem Steckbrett zum Laufen zu bringen, ist mehr Mühe, als Sie wollen.
Ich kann den Wechselrichter-Chip, auf den Sie sich bei Google beziehen, in den ersten 10 Treffern in einer Sprache, die ich lesen kann, nicht finden. Bist du dir sicher mit der Nummer? Ansonsten (<- das ist ein Wort, halt die Klappe), gib bitte einen Link an.
Entschuldigung - Es gibt einen Fehler in der Post, der Wechselrichter, den ich verwende, ist der TI cd40106b: ti.com/lit/ds/symlink/cd40106b.pdf
Und ja, ich benutze ein Steckbrett - warum ist das ein Problem? Ich sehe nicht, wie ich ohne Steckbrett so einfach mit den Kappen / Widerständen spielen kann - dies ist Teil eines größeren Projekts. Ich hatte vor, eine Leiterplatte zu verwenden, wenn ich eine stabile Schaltung habe.

Antworten (1)

Die übliche Empfehlung für den Pierce-Oszillator lautet, ungepufferte Standardinverter zu verwenden, dh keine Schmitt-Trigger-Eingangsinverter. Der Wechselrichter muss in seinem linearen Bereich arbeiten, was mit einem Schmitt-Trigger-Eingang fast unmöglich ist. Versuchen Sie es mit dem LVC1GU04 von TI.

Ich vermute, der Schaltplan enthält ein typisches Stück Internet-Schlamperei. Der erste Inverter soll kein Schmitt-Trigger sein, wie die Tatsache zeigt, dass der 2. so gekennzeichnet ist. Aber der Urheber war schlampig und verwendete für beide das gleiche Symbol.
Hey, danke, ich suche nach einem DIP-Paket, also werde ich digikey nachschlagen. Aber ich verstehe immer noch nicht, warum ist das ein Problem?
Ich schaue mir dieses an: CD74HC4049E ti.com/lit/ds/symlink/cd74hc4049.pdf Aber ich bin mir nicht sicher, was die Timing-Zahlen angeht. Ich möchte mit 3,3 V arbeiten. Glauben Sie also, dass dies schnell genug für 8 MHz ist? Ich denke, ich kann es auch als Pufferschaltung anstelle des Schmitt-Triggers verwenden (ich würde es wirklich vorziehen, nur 1 IC und nicht zwei zu verwenden), oder?
Dies ist auch eine Option: 74AC11004 ti.com/lit/ds/symlink/74ac11004.pdf sieht schneller aus, ist aber größer und teurer.
Wechselrichter arbeiten normalerweise digital - logisch 1 ein, logisch 0 aus usw. In Ihrer Schaltung zwingt R1 den Wechselrichter dazu, als linearer Verstärker mit hoher Verstärkung zu arbeiten, um die für die Oszillation erforderliche Verstärkung bereitzustellen. Ein Schmitt-Trigger-Eingangsinverter kann jedoch nicht als linearer Verstärker arbeiten und wird in dieser Schaltung nicht richtig funktionieren. Der ursprüngliche Artikel in den Elektronik-Tutorials, der einen Schmitt-Trigger-Wechselrichter zeigt, war falsch. Sie haben dies bereits überprüft, durch Entfernen des Quarzes schwingt die Schaltung immer noch mit 1,5 MHz.
Ohne den Quarz sieht die Schaltung jetzt wie ein Standard-Rechteckwellen-Oszillator aus, der am besten mit Schmitt-Trigger-Wechselrichtern funktioniert. Möglicherweise können Sie herausfinden, warum es bei 1,5 MHz oszilliert.