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楼主
lldwsw|  楼主 | 2007-6-15 12:11 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
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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。

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沙发
程序匠人| | 2007-6-15 12:13 | 只看该作者

沙发

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板凳
wjy1107| | 2007-6-15 12:17 | 只看该作者

学习中。。。。

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地板
hqgboy| | 2007-6-15 12:20 | 只看该作者

学习...顶...

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5
孤独泪| | 2007-6-15 12:28 | 只看该作者

学习中,这种书看过很多

尤其在做电子钟的时候对晶振和外接的电容要求非常高。晶振,IC和电容三者之间是相互匹配的。

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6
zhenglixin| | 2007-6-15 12:32 | 只看该作者

re:

不错,建议进行更深入的解释

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7
ocon| | 2007-6-15 12:43 | 只看该作者

嗯,也是高手,环境恶劣的时候确实应该用有源晶振

不知道候选人有没有投票权,我也想投票了。

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8
程序匠人| | 2007-6-15 12:46 | 只看该作者

候选人也可以投票

届时,每人都可以投一张票。候选人可以投给自己,也可以投给其他人。

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9
古道热肠| | 2007-6-15 13:16 | 只看该作者

理论与实践,一个都不能少

  振荡必须是正反馈,晶体主要是选频,书上都这么说,我想这些与楼主的理论应该是一致的。

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10
lldwsw|  楼主 | 2007-6-15 15:07 | 只看该作者

一个想今后有所发展的,必须是理论先行,实践跟进的

很多从实践发展起来的,刚开始发展还不错,之后基本上处于停滞,而理论基础深厚的,后续发展迅速,并且能够深入不同的领域,不会受制于一块。

去年底跟我的一个前辈,也是我的伯父做了一次思想上的交流,他在我们那儿很是一个成功的人物,高中毕业,对电镀,电路非常通晓,也是我们家附近的首富。他跟我提到,做什么东西一定要先想好,尤其是理论上能够把握住的才去做,不然损失很大,。若完全不懂则必须先做几个实验先,再把实验总结一下,跟书本印证,上升到理论,再去做。

这些年来,一直想着深入分析一些基本电路的细节,目前有一些收获,应用的非常良好

本人会整理这段时间的电路分析,陆续发表出来。

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11
gyt| | 2007-6-15 15:14 | 只看该作者

好**!

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12
high| | 2007-6-15 15:30 | 只看该作者

加油

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13
lldwsw|  楼主 | 2007-6-15 16:55 | 只看该作者

发表一篇传输线阻抗的**,比较通俗的讲解

本文比较通俗的,用大家常规的电容,电感的观点来分析传输线阻抗的概念。可能这个是射频理论,但是现在的高速MCU,尤其是ARM等布线都需要射频理论了,比如USB线,网卡线,高速SDRAM,LVDS接口,SATA等都是高频传输线理论了,所以要想深入MCU,高频的一些理论也必须理解。

传统的电磁场理论基于麦克斯维方程,就这个方程来说,就是本科生也不见得搞得明白,并且就算搞明白了,也是一时,很多细节还是不行,并且过后又会忘记。所以用电磁场理论来分析传输线,难度比较大。本人用常规的思维,常规的电容电感理论解释传输线问题,获得比较好的效果,基本上一般高中知识的朋友都能理解。

如下:
我们知道电磁场是一种能量场,对于电磁场来说,它的电场和磁场是相生相息的,同时达到最大,也同时达到最小,即We = Wh。这个跟电磁场的谐振是有区别的,对于电磁场的谐振来说,电场能量最大的时候,磁场能量最小,电场能量最小的时候,磁场能量最大。他们相互转换,所以能量传不出去。
    我们试从平衡传输线来分析阻抗的概念:
如下图:传输线的等效电路
我们把传输线微分化,就是右边的等效电路图,其中L为传输线单位长度两线的电感,C为传输线单位长度两线之间的电容,
因为:    We = Wh

所以:    1/2 * C * U * U = 1/2 * L * I * I 
上面是电容的能量公式和电感的能量公式,U表示电容两端电压,I表示通过L的电流。
我们化解一下这个公式:
         U / I = SQR(L / C) = Z
         式中SQR为开根号符号
Z就是传输线的阻抗,它表征了电磁场在传输线里传输的时候,传输线上的电压跟电流的关系。当然,大家也可以从这个阻抗的概念出发,可以理解为什么不同的传输线连接的时候会引起电磁场反射的原因了。因为传输线上的电压和电流只能按阻抗的比例来传输能量的。






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14
sklar| | 2007-6-15 19:07 | 只看该作者

顶了

牛人!!!!!!!!!

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15
程序匠人| | 2007-6-16 00:18 | 只看该作者

初选投票正式开始

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hq_y| | 2007-6-16 10:01 | 只看该作者

投lldwsw一票~~~~~~~~~~~~`

1、有时间
2、有一定的mcu os理论基础

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17
high| | 2007-6-16 19:35 | 只看该作者

还是老家伙们识货啊。呵呵。

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18
wolver| | 2007-6-17 02:18 | 只看该作者

赞!

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19
hotpower| | 2007-6-17 02:39 | 只看该作者

记得一楼的震荡电路好象是Z80的接法

记不起来了~~~,Z80好象用了2个74LS04的2个门.

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20
gyt| | 2007-6-17 06:43 | 只看该作者

单板机啊:)

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