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採用有源晶振和無源晶振。有源晶振有著電路簡單，頻率準確但要消耗些能量的特點。無源晶振可以不適用外部電源，用電容或者電阻配合晶振產生所需頻率的波形。還有一種是主從晶片配合使用，主晶片一個管腳利用定時計數器產生從晶片所需要的頻率波形，從晶片由此開始工作。

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

　　在電子產品的EMC/EMI測試中，經常會由於晶振電路的問題導致測試不通過。這時需要採用示波器觀測下波形的圖像，一般會有振鈴和過衝的發生，那麼一個簡單的解決方案就是在振源和波形接收端串聯一個鐵氧磁珠，如果還不滿足測試要求，可並聯一小電容接地，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，那麼可以在串聯一10幾到200歐的阻尼電阻進行波形的修正，如下圖所示。

　　在調試模擬電路時，特別是調試運放電路時，如果一不小心使電路參數達到了震蕩條件，那麼這個電路就震蕩起來。振蕩電路有RC和LC之分，有著較為明顯的區別。RC震蕩電路應用在頻率不高的場所，而LC震蕩電路所產生的頻率較高。LC震蕩電路設計比較麻煩，低頻範圍使用的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來改變頻率。

　　首先看一下經典的RC震蕩電路：

　　該電路通過對C1的充電放電達到震蕩的目的，震蕩頻率為f=1/RC，在實際電路中，由於IC晶片的輸入電容的影響，獲得的頻率會比計算的變小，如果再考慮導線中的雜散電容，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埠的低輸入阻抗原因，造成埠電流較大，電阻需要kΩ級別的，以此來滿足IC晶片的輸出電流特性。

　　最常用的RC震蕩電路為555震蕩電路，典型電路如下

　　通過調整R1、 R2和C1來調整佔空比和波形頻率(由於555晶片內部集成比較器，通過比較2/3vcc和1/3vcc來完成佔空比的調整)。由於555定時器具有輸出電流大，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電子上。

　　高頻震蕩電路中多使用LC元件和電晶體的組合，在實際的電路設計中，通常使用次級線圈作為反饋，並切當匝比最佳時，從而保證電路的穩定性。

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

　　如上圖所示，在協調電路中間設有抽頭，增加了次級線圈，便於設計的多樣性。另外，若實現高Q值得LC協調迴路，只用一個電晶體的電路也能以波形失真小的信號進行震蕩。

　　需要注意的是，LC震蕩電路應用在超聲波振蕩器，高頻接近開關和無線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合。

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