解析電子系統的震蕩電路

　　在嵌入式電子系統中的震蕩電路通常采用有源晶振和無(wú)源晶振。有源晶振有著(zhù)電路簡(jiǎn)單，頻率準確但要消耗些能量的特點(diǎn)。無(wú)源晶振可以不適用外部電源，用電容或者電阻配合晶振產(chǎn)生所需頻率的波形。還有一種是主從芯片配合使用，主芯片一個(gè)管腳利用定時(shí)計數器產(chǎn)生從芯片所需要的頻率波形，從芯片由此開(kāi)始工作。

　　在用示波器測試頻率較高的(10MHz)以上的方波時(shí)，如果示波器探頭的底線(xiàn)較長(cháng)，引起地線(xiàn)電感成分較大，從而導致容易發(fā)生諧振，觀(guān)察的結果為波形有很多振鈴現象。這時(shí)不妨將接地引線(xiàn)變短并且靠近測試點(diǎn)和測試探頭。

　　在電子產(chǎn)品的EMC/EMI測試中，經(jīng)常會(huì )由于晶振電路的問(wèn)題導致測試不通過(guò)。這時(shí)需要采用示波器觀(guān)測下波形的圖像，一般會(huì )有振鈴和過(guò)沖的發(fā)生，那么一個(gè)簡(jiǎn)單的解決方案就是在振源和波形接收端串聯(lián)一個(gè)鐵氧磁珠，如果還不滿(mǎn)足測試要求，可并聯(lián)一小電容接地，以此減小寄生震蕩，使震蕩波形變鈍。當波形效果不是很好，或者波形頻率更高，那么可以在串聯(lián)一10幾到200歐的阻尼電阻進(jìn)行波形的修正，如下圖所示。

　　在調試模擬電路時(shí)，特別是調試運放電路時(shí)，如果一不小心使電路參數達到了震蕩條件，那么這個(gè)電路就震蕩起來(lái)。振蕩電路有RC和LC之分，有著(zhù)較為明顯的區別。RC震蕩電路應用在頻率不高的場(chǎng)所，而LC震蕩電路所產(chǎn)生的頻率較高。LC震蕩電路設計比較麻煩，低頻范圍使用的RC震蕩電流，高頻震蕩電路使用LC振蕩器。由于振蕩電路通常設置為0°開(kāi)始，360°停止。因此LC震蕩電路不能像RC電路那樣修改L或者C來(lái)改變頻率。

　　首先看一下經(jīng)典的RC震蕩電路：

　　該電路通過(guò)對C1的充電放電達到震蕩的目的，震蕩頻率為f=1/RC，在實(shí)際電路中，由于IC芯片的輸入電容的影響，獲得的頻率會(huì )比計算的變小，如果再考慮導線(xiàn)中的雜散電容，電容選取100pF比較可靠。

　　還需注意，TTL施密特電路的閾值電壓比CMOS的電壓低，引起了電容兩端電壓壓差較大;TTL邏輯IC端口的低輸入阻抗原因，造成端口電流較大，電阻需要kΩ級別的，以此來(lái)滿(mǎn)足IC芯片的輸出電流特性。

　　最常用的RC震蕩電路為555震蕩電路，典型電路如下

　　通過(guò)調整R1、 R2和C1來(lái)調整占空比和波形頻率(由于555芯片內部集成比較器，通過(guò)比較2/3vcc和1/3vcc來(lái)完成占空比的調整)。由于555定時(shí)器具有輸出電流大，設計比較便捷，控制調節方便，因此多應用在兒童玩具等消費類(lèi)電子上。

　　高頻震蕩電路中多使用LC元件和晶體管的組合，在實(shí)際的電路設計中，通常使用次級線(xiàn)圈作為反饋，并切當匝比最佳時(shí)，從而保證電路的穩定性。

　　比如下面電路，利用三極管的正反饋特性，充分利用LC的震蕩特性設計出一個(gè)自激震蕩的電路，仿真結果如圖。

　　如上圖所示，在協(xié)調電路中間設有抽頭，增加了次級線(xiàn)圈，便于設計的多樣性。另外，若實(shí)現高Q值得LC協(xié)調回路，只用一個(gè)晶體管的電路也能以波形失真小的信號進(jìn)行震蕩。

　　需要注意的是，LC震蕩電路應用在超聲波振蕩器，高頻接近開(kāi)關(guān)和無(wú)線(xiàn)接收機等的震蕩電路中，應用在震蕩頻率穩定度要求不高的場(chǎng)合。

　　研究過(guò)嵌入式ARM系統的對PLL應該有印象，不管是STM32或者cotex系列，都采用外部晶振，通過(guò)不同的PLL路徑進(jìn)行各個(gè)模塊頻率的合成，究其原因就是因為嵌入式系統對震蕩電路精度要求較高，采用高精度晶振的震蕩形式。