Verständnis des Pi-Netzwerks des Pierce-Oszillators

Ich habe mir den Pierce-Oszillator angesehen und bin mir nicht sicher, welche Rolle die Serienkappen gegen Masse spielen (das sogenannte Pi-Netzwerk).

Ich habe ein Bild zusammengestellt, das versucht, meine Intuition zu erklären (die Einsen und Nullen sind eine Vereinfachung; ich verstehe, dass der Kristall eine Sinuswelle erzeugt).

Aktion des Pierce-Oszillators

Ich gehe davon aus, dass die Aktion des Kristalls - das Hin- und Herschwingen - dazu führt, dass sich die Kappen aufladen und entladen und, was entscheidend ist, die 180-Grad-Phasenverschiebung am Eingangspin des Wechselrichters erzeugt.

Der Rückkopplungs-"Kick" wird in jedem Halbzyklus als Reaktion auf das Laden von C1 erzeugt und ist während dieser Periode phasengleich mit der Kristallstrombewegung.

Übrigens, so wie ich es verstehe, ist der große Widerstand R1 so ausgelegt, dass er den Wechselrichter in einen hochempfindlichen Zustand versetzt (um Vcc / 2 schwebt), in dem die geringste Spitze in beide Richtungen einen großen Ausgang (relativ gesehen) in die entgegengesetzte Richtung erzeugt. Dies ist möglich, weil ein Inverterausgang von Vcc den Eingang in winzigen Schritten durch den Rückkopplungswiderstand von 0 bis knapp unter Vcc/2 speisen könnte, bevor er "kippen" würde. Dann würde es natürlich Strom aus dem Eingang ziehen und so weiter, bis es sich schließlich an einem Ausgleichspunkt um Vcc/2 einpendelte.

Ist das mehr oder weniger so?

Antworten (2)

Wie können Sie ohne Kondensatoren erwarten, dass der Kristall bei seiner Resonanz eine Phasenverschiebung von 180 Grad erzeugt? Es muss eine Phasenverschiebung von 180 Grad vorhanden sein, da Sie insgesamt 360 Grad benötigen und der Wechselrichter nur 180 Grad liefert, daher wird er als Wechselrichter bezeichnet.

Wenn Sie mehr lesen möchten, versuchen Sie dies - es ist ein ziemlich gutes Dokument zu diesem Thema von Microchip mit dem Titel Grundlagen des AN826-Kristalloszillators.

Hier ist auch ein sehr guter Artikel über das Herausfinden des Serienresonanzpunkts und des Parallelresonanzpunkts (alle xtals haben sie und dies bestimmt im Wesentlichen die gewählten Kondensatorwerte.

Also nehme ich an, dass das eine Bestätigung meiner Intuition ist, wie in - ja? Ich hätte darauf hinweisen sollen, dass ich ein absoluter Anfänger bin und was für andere offensichtlich erscheint, erfordert für mich einiges an stiller Überlegung. Ich glaube, ich verstehe (in Bezug auf mein Modell), dass die gesamte Phasenverschiebung ausgeschaltet ist, wenn die Kappenwerte ausgeschaltet sind (in Bezug darauf, wie der Kristall es erwarten würde - das heißt, er oszilliert nicht).
C2 hat noch mehr zu bieten - es arbeitet auch mit dem Ausgangswiderstand des Wechselrichters zusammen, um eine Oszillation bei Obertönen weniger wahrscheinlich zu machen, da (a) es eine zu große Phasenverschiebung bei Obertönen liefert und (b) die Ausgangsamplitude bei Obertönen reduziert wird, wodurch es weniger wahrscheinlich wird, dass es oszilliert. Ja, Ihre grundlegende Erklärung (wie meine wirklich) erfasst den Kern der Kappen, die benötigt werden, um eine Phasenverschiebung von 180 Grad hinzuzufügen. Die Cap-Werte können ausgeschaltet sein und es oszilliert im Grunde immer noch sehr nahe an der Originalfrequenz, da das xtal große Phasenverschiebungen für minimale Frequenzänderungen schwingen kann (und somit kompensiert).
Cheers James, ich glaube, ich verstehe die Subtilität von c2 auf einer intuitiven Ebene und dass der "Schlüssel" hier darin besteht, dass die Resonanzfrequenz "ausgewählt" wird, weil sie in diesem schmalen Frequenzband liegt, das den "Kick" im richtigen Moment hervorruft ( alle anderen Frequenzen werden durch Phasenverschiebung "Fehlausrichtung" gedämpft). Mit anderen Worten, es findet sein eigenes Gleichgewicht.
Wie kannst du es wagen, mich James zu nennen, hehe. Ja, es richtet sich selbst auf 180 Grad aus, indem es seinen Resonanzpunkt um ein paar Hertz verschiebt - es hat ein massives Q, so dass es sich nur um ein paar Hertz bewegen muss, um eine Phasenänderung von fast +/- 90 Grad hervorzurufen; kaum ein Fehler, es sei denn, Sie haben wirklich enge Einschränkungen für f.

" Ich verstehe, dass der Kristall eine Sinuswelle erzeugt "

Nein - ein Kristall ist ein rein passives Teil, das nichts erzeugen kann. Das Arbeitsprinzip ist wie folgt:

  • Der Inverter bildet zusammen mit dem Rückkopplungswiderstand R1 einen linearen Verstärker (mit endlichem Ausgangswiderstand Rout - das ist wichtig!

  • Nein, wir haben eine frequenzabhängige Rückkopplungsschleife, die ein Tiefpass 3. Ordnung ist: Erster oder Tiefpassblock: R,out-C2; Tiefpassblock zweiter Ordnung: Lc-C1. Daher haben wir einen Tiefpass 3. Ordnung, der bei einer bestimmten endlichen Frequenz eine Phasenverschiebung von -180 Grad erzeugen kann.

  • Beachten Sie, dass der Kristall hier als (hochwertiger) Induktor Lc fungiert. (Ein Kristall kann als Kondensator, als Induktor oder als Resonanzkreis verwendet werden).

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