電容器品種繁多用途廣泛,那它在石英晶振電路中有什么用途呢
電路electric circuit 專指:由金屬導(dǎo)線和電氣以及電子部件組成的導(dǎo)電回路,稱其為電路。直流電通過的電路稱為“直流電路”;交流電通過的電路稱為“交流電路”。又或電流流過的回路叫做電路,又稱導(dǎo)電回路。最簡單的電路,是由電源,用用電器,導(dǎo)線,開關(guān)等電子元器件組成。
電路導(dǎo)通叫做通路。只有通路,電路中才有電流通過。電路某一處斷開叫做斷路或者開路。如果電路中電源正負(fù)極間沒有用電器既沒有電阻而是直接接通叫做短路,這種情況是決不允許的。另有一種短路是指某個元件的兩端直接接通,此時電流會從直接接通處流經(jīng)而不會經(jīng)過該電子元件,這種情況叫做該元件短路。開路(或斷路)是允許的,而第一種短路決不允許,因?yàn)殡娫吹亩搪窌?dǎo)致電源、用電器、電流表被燒壞等現(xiàn)象的發(fā)生。
而在電路中一定會有具有電阻值的電子元器件存在,就是電源也不例外,我們稱它為電源電阻。每個用電氣在接通電路之后就會開始消耗電能W=I^2Rt。單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量,叫電流,通常用I代表電流,表達(dá)式I=Q/t(其中Q為電荷量,單位為庫倫;t為時間,單位為秒),電流的單位是安培(這個單位是為了紀(jì)念法國物理學(xué)家安培在電學(xué)研究中的巨大貢獻(xiàn)而命名的),簡稱“安”,符號為“A”。
這些都是電路息息相關(guān)的物理名詞,在石英晶振電路中還有一個重要的物理名詞電容C,就是我們常說的負(fù)載電容,這種負(fù)載電容不僅石英晶振本身自帶,在電路設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)師們?yōu)榱诉_(dá)到理想狀態(tài)還會在石英晶振外在電路上接上兩個外接電容C1、C2。電容是指容納電場的能力。任何靜電場都是由許多個電容組成,有靜電場就有電容,電容是用靜電場描述的。一般認(rèn)為:孤立導(dǎo)體與無窮遠(yuǎn)處構(gòu)成電容,導(dǎo)體接地等效于接到無窮遠(yuǎn)處,并與大地連接成整體。
電容器的基本作用就是阻直流通交流;充電和放電。但由這種基本作用所延伸出來的許多電路現(xiàn)象,使得電容器有著種種不同的用途,例如:在電動馬達(dá)中,用它來產(chǎn)生相移;在照相閃光燈中,用它來產(chǎn)生高能量的瞬間放電。在濾波電路中它是主要。電容器不同性質(zhì)的用途尤多,這許多不同的用途,雖然也有截然不同之處,但因其作用均來自充電與放電,和其阻直流通交流的性質(zhì)。
在石英晶振電路中的外接電容C1、C2我們稱之為外接負(fù)載電容,是指與石英晶體諧振器一起決定負(fù)載諧振頻率的有效外界電容。負(fù)載電容常用的標(biāo)準(zhǔn)值有16pF、20pF、30pF、50pF和100pF。負(fù)載電容可以根據(jù)具體情況作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,通過調(diào)整一般可以將諧振器的工作頻率調(diào)到標(biāo)稱值。那在石英晶體諧振器和陶瓷諧振器的應(yīng)用中,我們就需要格外注意負(fù)載電容的選擇。
不同廠家生產(chǎn)的石英晶體諧振器和陶瓷諧振器的特性和品質(zhì)都存在較大差異,在選用時,要了解該型號振蕩器的關(guān)鍵指標(biāo),如等效電阻,廠家建議負(fù)載電容,頻率偏差等。在實(shí)際電路中,也可以通過示波器觀察振蕩波形來判斷振蕩器是否工作在最佳狀態(tài)。示波器在觀察振蕩波形時,觀察OSCO管腳(Oscillator output),應(yīng)選擇100MHz帶寬以上的示波器探頭,這種探頭的輸入阻抗高,容抗小,對振蕩波形相對影響小。(由于探頭上一般存在10~20pF的電容,所以觀測時,適當(dāng)減小在OSCO管腳的電容可以獲得更接近實(shí)際的振蕩波形)。工作良好的振蕩波形應(yīng)該是一個漂亮的正弦波,峰峰值應(yīng)該大于電源電壓的70%。若峰峰值小于70%,可適當(dāng)減小OSCI及OSCO管腳上的外接負(fù)載電容。反之,若峰峰值接近電源電壓且振蕩波形發(fā)生畸變,則可適當(dāng)增加負(fù)載電容。
問:如何判斷電路中晶振是否被過分驅(qū)動?
答:電阻RS常用來防止石英晶振被過分驅(qū)動。過分驅(qū)動晶振會漸漸損耗減少晶振的接觸電鍍,這將引起頻率的上升??捎靡慌_示波器檢測OSC輸出腳,如果檢測一非常清晰的正弦波,且正弦波的上限值和下限值都符合時鐘輸入需要,則晶振未被過分驅(qū)動;相反,如果正弦波形的波峰,波谷兩端被削平,而使波形成為方形,則晶振被過分驅(qū)動。這時就需要用電阻RS來防止晶振被過分驅(qū)動。判斷電阻RS值大小的最簡單的方法就是串聯(lián)一個5k或10k的微調(diào)電阻,從0開始慢慢調(diào)高,一直到正弦波不再被削平為止。通過此辦法就可以找到最接近的電阻RS值。
(1):因?yàn)槊恳环N晶振都有各自的特性,所以最好按制造廠商所提供的數(shù)值選擇外部元器件。
(2):在許可范圍內(nèi),C1,C2值越低越好。C值偏大雖有利于振蕩器的穩(wěn)定,但將會增加起振時間。
(3):應(yīng)使C2值大于C1值,這樣可使上電時,加快晶振起振。
用示波器檢測OSCI(Oscillator input)管腳,容易導(dǎo)致振蕩器停振,原因是:部分的探頭阻抗小不可以直接測試,可以用串電容的方法來進(jìn)行測試。如常用的4MHz石英晶體諧振器,通常廠家建議的外接負(fù)載電容為10~30pF左右。若取中心值15pF,則C1,C2各取30pF可得到其串聯(lián)等效電容值15pF。同時考慮到還另外存在的電路板分布電容,芯片管腳電容,晶體自身寄生電容等都會影響總電容值,故實(shí)際配置C1,C2時,可各取20~15pF左右。并且C1,C2使用瓷片電容為佳。
邁克爾·法拉第(Michael Faraday,1791年9月22日-1867年8月25日),英國物理學(xué)家、化學(xué)家,也是著名的自學(xué)成才的科學(xué)家。生于薩里郡紐因頓一個貧苦鐵匠家庭,僅上過小學(xué)。他詳細(xì)地研究在載流導(dǎo)線四周的磁場,想出了磁場線的點(diǎn)子,因此建立了電磁場的概念。他觀察到磁場會影響光線的傳播,找出了兩者之間的關(guān)系,還發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)的原理、抗磁性、法拉第電解定律。1824年1月當(dāng)選皇家學(xué)會會員,1825年2月任皇家研究所實(shí)驗(yàn)室主任,1833—1862任皇家研究所化學(xué)教授。1846年榮獲倫福德獎?wù)潞突始覄渍隆?/span>1867年8月25日逝世。
許多人對電學(xué)都做出過貢獻(xiàn),查爾斯·奧古斯丁·庫侖,亞歷山德羅·伏特伯爵,漢斯·克里斯琴·奧斯特,安德烈·瑪麗·安培等就在最重要的人物之列。但是比其他人都遙遙領(lǐng)先的是兩位偉大的英國科學(xué)家邁克爾·法拉第和詹姆士·克拉克·麥克斯韋。雖然他倆在一定程度上互為補(bǔ)充,但卻不是合作人。其中各自的貢獻(xiàn)就足以使本人在本名冊中排列在前。
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