So schließen Sie einen 4-MHz-Quarzoszillator an, um 16 MHz zu erhalten

Nein, eine Reihen- oder Parallelschaltung bringt keine höhere Frequenz.

Was Sie suchen, ist ein Phasenregelkreis oder PLL. Hier ist ein Blockdiagramm:

Ein spannungsgesteuerter Oszillator (VCO) erzeugt die Ausgangsfrequenz. Dieses Signal wird geteilt und dann im Phasendetektor mit der Eingangsfrequenz verglichen. Wenn die beiden Frequenzen nicht gleich sind, wird die Ausgangsfrequenz angepasst. Dies wird als Rückkopplungsschleife bezeichnet: Sie speisen die Ausgangsfrequenz zurück, um sie anzupassen.

Mit dem Pre Divider können Sie die Eingangsfrequenz mit einer Fließkommazahl multiplizieren. Wenn Sie beispielsweise mit 2,5 = 5/2 multiplizieren möchten, teilen Sie zuerst die Eingangsfrequenz durch 2 und multiplizieren Sie dann mit 5.

Es sind ICs erhältlich, die eine PLL implementiert haben, wie der LM565 . Auf Seite 10 des Datenblatts ist eine typische Anwendungsschaltung für einen ×10-Multiplikator angegeben:

Durch Ändern des Spannungsteilers (des externen ICs) können Sie daraus einen ×4-Multiplikator machen.

Die Implementierung einer PLL kostet einige Mühe und Platz - erwägen Sie den Kauf eines neuen Quarzes.

Wenn Sie Kristalloszillatoren in Reihe oder parallel schalten, erhalten Sie keine höhere Frequenz.

Da 16 MHz eine übliche Quarzfrequenz ist , sind 16-MHz-Quarze relativ kostengünstig, daher ist es in diesem Fall wahrscheinlich am einfachsten, einen neuen 16-MHz-Quarz zu kaufen.

Es gibt Fälle, in denen es nicht möglich ist, einen Kristall mit der gewünschten Frequenz zu bekommen – manchmal ist die genaue gewünschte Frequenz keine „übliche“ Frequenz, und daher sind Kristalle mit dieser genauen Frequenz teuer und „kundenspezifische Frequenzkristalle“ mit langer Vorlaufzeit; oder vielleicht möchten Sie eine Frequenz über 50 MHz - Grundschwingungskristalle sind bei so hohen Frequenzen schwierig oder unmöglich herzustellen.

Um eine gewünschte Frequenz zu erhalten, wenn Sie bei dieser Frequenz keinen Grundkristall erhalten können, gibt es 7 beliebte Ansätze:

• Treiben Sie einen "gewöhnlichen" Kristall in einem seiner Obertonmodi an, die in der Nähe von ungeraden Vielfachen seiner Grundresonanzfrequenz auftreten. Eine solche "Oberton"-Oszillatorschaltung enthält LC-Filter, um nur den gewünschten Oberton auszuwählen.
• Treiben Sie einen "gemeinsamen" Kristall in der normalen Grundoszillatorschaltung. Verbinden Sie dann den Oszillatorausgang mit dem Eingang eines Frequenzvervielfachers . (Ein Vollwellengleichrichter wird manchmal verwendet, um einen Frequenzverdoppler zu machen).
• Bauen Sie einen Oszillator ohne Kristall und versuchen Sie, ihn manuell so einzustellen, dass er mit der gewünschten Frequenz läuft.
• Bauen Sie einen Oszillator ohne Quarz und verwenden Sie einen Fractional-N-Synthesizer (eine Art Phasenregelkreis PLL), um ihn automatisch auf eine Frequenz in einem bestimmten Verhältnis N/M-mal der Frequenz eines separaten Quarzes in einer normalen Grundoszillatorschaltung abzustimmen .
• Bauen Sie einen Oszillator ohne Kristall und verwenden Sie einen Integer-N-Synthesizer (eine Art PLL mit Phasenregelkreis), um ihn automatisch auf eine Frequenz abzustimmen, die ein ganzzahliges Vielfaches des N-fachen der Frequenz eines separaten Kristalls in einer normalen Grundoszillatorschaltung ist.
• Treiben Sie einen "gemeinsamen" Kristall in der normalen Grundoszillatorschaltung. Verwenden Sie dann eine Art Frequenzteiler , um eine Frequenz mit dem 1/N-fachen der Kristallfrequenz zu erzeugen.
• Treiben Sie einen "gemeinsamen" Kristall in der normalen Grundoszillatorschaltung. Verwenden Sie dann eine Art http://en.wikipedia.org/wiki/dual-modulus_prescaler , um eine Frequenz in einem bestimmten Verhältnis N/M-mal der Kristallfrequenz zu erzeugen.

Ein Ansatz, der in einigen Zusammenhängen einigermaßen gut funktionieren kann, um ein sauberes Rechteckwellen-Taktsignal zu verdoppeln, besteht darin, das Taktsignal mit einer leicht verzögerten Version seiner selbst XOR zu machen. Wenn man beispielsweise mit einem Rechteckwellensignal beginnt, das 120 us hoch und 130 us niedrig ist (nominell quadratisch, aber tatsächlich etwas daneben) und eine Verzögerung von 50 us verwendet, würde man am Ende eine Welle haben, die alle 250 us Intervall , wäre hoch für 50 us, niedrig für 70, hoch für 50, niedrig für 80. Nicht gerade ein sauberes 8-MHz-Signal, aber gut genug für viele Zwecke. Wenn die gesamte Taktung an der steigenden Taktflanke erfolgt (was ziemlich üblich ist), spielt die Länge der Verzögerung keine Rolle, vorausgesetzt, sie ist mindestens gleich der mindestens erforderlichen Hochzeit und vorausgesetzt, dass sie zur mindestens erforderlichen Niedrigzeit hinzugefügt wird das Ergebnis überschreitet nicht die kürzeste High- oder Low-Zeit im Originalsignal.

Der oben genannte Ansatz ist ziemlich gut geeignet, um die Frequenz eines sauberen und symmetrischen Rechteckwellen-Taktsignals zu verdoppeln. Ein solches Signal gibt einen sauberen, aber etwas unsymmetrischen Ausgang aus. Der Versuch, die Ausgabe einer solchen Schaltung durch eine andere zu führen, wird im Allgemeinen eine Ausgabe ergeben, die wahrscheinlich einen signifikanten "putt putt [Pause] putt putt [Pause]"-Aspekt hat.

Wenn man etwas mehr als eine Frequenz verdoppeln möchte, kann es möglich sein, mehrere Verzögerungen zusammen mit einem XOR-Gatter mit mehreren Eingängen oder einer kaskadierten Folge davon zu verwenden, so dass jede Flanke des Eingangssignals eine schnelle Folge von Impulsen erzeugt. Wenn man zum Beispiel mit einer 4-MHz-Welle beginnt und 32 MHz haben möchte, könnte man dafür sorgen, dass jede nominell 125-ns-Flanke des Originalsignals eine Folge von vier Impulsen jeweils 30 ns an und 30 ns aus erzeugt. Die Ausgabe wäre nicht sehr glatt oder gleichmäßig, aber es gäbe genau acht Impulse in jedem 250-ns-Intervall.

Solche "Putt-Putt-Warte"-Schaltungen erzeugen eine Ausgabe, die nicht annähernd so sauber ist wie die einer PLL, aber sie haben einen erheblichen Vorteil: Wenn eine PLL gestartet wird, kann es Hunderte von Mikrosekunden dauern, bis sie sich stabilisiert hat, bevor ihre Ausgabe verwendbar ist . Im Gegensatz dazu kann die Ausgabe einer Putt-Putt-Warteschaltung innerhalb einer Mikrosekunde nach ihrem Start verwendbar sein. Folglich können solche Schaltungen in Fällen sehr nützlich sein, in denen es notwendig ist, jedes Mal, wenn sich ein Eingang ändert, eine schnelle Abfolge von Operationen durchzuführen und es keine andere laufende Uhr gibt. Wenn man eine PLL verwendet, die häufig gestartet wird, sehr kurz läuft und gestoppt wird, könnte man mehr Energie verschwenden, um darauf zu warten, dass sie sich bei jedem Start stabilisiert, als tatsächlich verbraucht würde, bevor die PLL wieder abschaltet.