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请教马老师:关于外置无源晶振二端并接1M电阻的问题。

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发表于 2007-11-20 10:33:06 | 显示全部楼层 |阅读模式
马老师,最近公司里来个新人,据说是北航的,看见产品电路图外置无源晶振(其实有源晶振也有加的)二端都加有1M的电阻,一直在问是起什么作用的,不加也不是可以稳定工作的吗?。
记得我刚从事工作的时候也问过,可是当年的前辈,只告诉了我一句,“保持稳定抗干扰”。
现在再次请教您,是怎么看这个1M电阻的作用的?谢谢!
 楼主| 发表于 2007-11-22 18:00:35 | 显示全部楼层
马老师,抱歉!
这个问题不在AVR的范围之内,请删除此帖。
发表于 2007-11-22 23:48:32 | 显示全部楼层
有源晶振一般是不用加电阻的,因为它的输出就是方波了.

无源的晶体本身是不产生方波的,是配合芯片内部的震荡放大电路,共同构成震荡器.晶体只是作为该电路的谐振阻抗(请看模拟电路的震荡部分).晶体的Q值非常高,曲线特别的件,只有在某一点其阻抗很高,偏离一点阻抗马上大幅度减小,所以使用晶体产生的频率比较精确.

在阻抗高的那点,放大电路的放大倍数>3(正反馈),电路产生震荡,震荡频率与晶体的最高阻抗点有关.

以前,晶体不是很稳定,阻抗会随外部条件变化,这样频率会不稳定(阻抗变化,频率就会变化).并上一个1M电阻,可以使阻抗的变化小一点,所以震荡就比较稳定.,“保持稳定抗干扰”是有道理的。

现在的晶体质量已经提高,该电阻可以不使用了.在要求特别高的系统中,建议加上这个电阻,通常是1M-10M之间.

做单片机的应用,是集大成,模拟,数字,外语,工艺,结构,器件,价格等等,什么都要懂,否则你不能成为真正的"高手".
 楼主| 发表于 2007-11-23 08:09:56 | 显示全部楼层
谢谢,马老师的解答!
发表于 2007-11-23 08:51:31 | 显示全部楼层
学习了 ,谢谢马老师
发表于 2007-11-23 09:06:06 | 显示全部楼层
要做高手的基本3大条件我认为是:外语,数学,专业知识,缺一不可。
发表于 2007-11-23 09:39:04 | 显示全部楼层
马潮老师:放大电路的放大倍数>3(正反馈),
请问:你凭什么说他的震荡电路是文氏桥震荡
发表于 2007-11-23 20:17:20 | 显示全部楼层
参考以下网上资料,注意并联型石英晶体正弦波振荡电路.

石英晶体正弦波振荡电路
门电路构成的晶体并联谐振振荡器 (1)

不管是什么形式,三极管还是比较器,产生震荡应该使用正反馈,放大倍数理论上>3.好象没错吧.实在不愿意去翻震荡器的理论书了.

另外补充,并上电阻还有一个作用是电路容易起振.

===================================================
正弦波振荡电路的基本组成部分

放大电路中存在噪声即瞬态扰动,这些扰动可分解为各种频率的分量,其中也包括有fo分量。选频网络把fo分量选出,把其他频率的分量衰减掉。

放大电路:应具有放大作用               >> 肯定要放大,要抵消电路的消耗.3倍是否是所有形式的最小界限(好象在我的记忆中)            
反馈网络:形成正反馈                   >> 没问题吧?
选频网络:让单一频率满足振荡条件,产生单一频率的正弦波      >> 晶体作用
稳幅电路:使振荡幅值稳定

其它提供一些资料吧,我不是专门上模电课的,可能有些概念不清楚.
ourdev_182689.pdf(文件大小:24K)
振荡电路.rar(文件大小:737K)
 楼主| 发表于 2007-11-23 21:37:45 | 显示全部楼层
严重同意马老师,偶当初分析实验的结果就是容易起振、稳定输出和抗干扰。
这个贴涉及太基础的问题,实在不好意思,请马老师删除此帖吧。

to:【5楼】 ecat
    关于高手,个人的见解不同,马老师和你对高手的理解非常的正确。
模拟、数字、外语、工艺、结构、器件、价格、数学、专业知识这些都是必备基本功,也需要不断的学习、理解、应用、积累。
    我认为真正的高手还应该有一颗平常心、正确严谨的态度、开放的思维以及高效的动手能力。理论指导实践,实践验证理论,学以致用。。。。
发表于 2007-11-23 21:42:20 | 显示全部楼层
震荡电路在模拟电路中不是最基础的,使用专门章节介绍.

这比那些讨个程序代码,或贴上一大段代码然后问为什么的帖子要好多了.
发表于 2007-11-24 14:38:34 | 显示全部楼层
三极管还是比较器,产生震荡应该使用正反馈,放大倍数理论上>3.好象没错吧.实在不愿意去翻震荡器的理论书了.
这句话我觉得有问题
发表于 2007-11-24 17:14:58 | 显示全部楼层
有问题请直接讲出来好了,可以讨论.
发表于 2007-11-24 17:26:17 | 显示全部楼层
那个1M电阻是叫做偏置电阻吧!
发表于 2007-11-24 21:44:34 | 显示全部楼层
相关的参考资料在7楼已经补充了.
 楼主| 发表于 2007-11-24 22:25:13 | 显示全部楼层
唉!马老师还在关心此帖呀。。。。
您不愿删,就让它沉吧。。。。
PS:我即将至沪工作,以后联系您用上次那个联系方式不知道还行不行。有很多问题需要请教您的。
发表于 2007-11-25 01:08:52 | 显示全部楼层
楼上,你到过我们的新校区,现在还没有完全完成建设.国家可能没那么多钱再让我们换地方了,至少到偶退休不变了.
 楼主| 发表于 2007-11-25 01:22:55 | 显示全部楼层
晕,马老师还没休息呀!
发表于 2007-11-25 01:45:48 | 显示全部楼层
我在设计一个产品的电路,晚上安静,效率高.

机器挂在网上,休息放松就到这里转转.很多东西以前整理过,在电脑中有.另外宣传我的新书,有错误马上改掉......

等会就睡觉了,明天,不今天可以10点起来.我昨天是11点起来的.哈哈.
 楼主| 发表于 2007-11-25 01:56:08 | 显示全部楼层
马老师,我也是在赶活,活完走人。听说上海流感比较严重,您也要注意身体。。。
发表于 2007-11-25 01:59:02 | 显示全部楼层
看来你还在公司呀.我是在家里,不用走人^_^.
 楼主| 发表于 2007-11-25 02:18:47 | 显示全部楼层
非也,是辞职前的最后的一个项目,是过去产品的一个升级改进版,51的。。。
发表于 2007-11-25 18:57:55 | 显示全部楼层
放大电路:应具有放大作用               >> 肯定要放大,要抵消电路的消耗.3倍是否是所有形式的最小界限(好象在我的记忆中)              

反馈网络:形成正反馈                   >> 没问题吧?

选频网络:让单一频率满足振荡条件,产生单一频率的正弦波      >> 晶体作用

稳幅电路:使振荡幅值稳定

上面都说的对.

我认为放大电路的增益大于3倍的推导来自于文氏桥震荡电路(你也可以推导以下他的传递函数),并没有说对于所有正反馈的震荡电路的电压放大倍数大于3
发表于 2007-11-26 16:06:12 | 显示全部楼层
马老师我想请问m16外接4M石英晶体 与它并联的1M电阻照你的说法在系统要求不是很高的前提下是可以省略的吧?我做单片机多机通讯使用外部晶振是否该加上该电阻?
还有外接晶体时与XTAL2,XTAL1连接的2个电容是起什么作用的?不加这2个电容和1M电阻只连个外部晶振构成外部时钟是否可以?
 楼主| 发表于 2007-11-26 16:36:00 | 显示全部楼层
楼上的你做多机通讯可以不加1M电阻,但这两个电容不能不加。否者晶振不会起振的。
还有既然是外置晶振,又做多机通讯为什么不选3.6864或7.3728的?对通讯的波特率有好处的。
高波特率选大点,低的选小点。晶振频率高容易干扰别人,晶振频率低抗干扰好点,自己斟酌一下。
发表于 2007-11-26 16:40:21 | 显示全部楼层
我个人的看法是:
这个1M的电阻主要是使振荡电路正反馈系数稳定,或者说是增强正反馈的作用,根据我的实验,在加上这个1M电阻后,无论温度稳定性还是起振的可靠性,都有了相当大的提高,现在市售很多无源晶振质量并不是很好,主要集中在温度特性不好和不容易低压起振这两点上,加上这个电阻后几乎通吃。

但个人建议,使用晶振,还是要选用质量比较好的产品,至少要有些规模的厂家,否则产品很容易出问题。
早期的Mega系列芯片振荡器不是很稳定,有时候用手摸摸晶振都会死机,现在情况好多了,可根据你的需要判断加不加这个电阻。
发表于 2007-11-26 17:24:58 | 显示全部楼层
23\24楼的解释是正确的.

电阻可以不要,但电容是必须的.使用USART接口的话,采用3.6864或7.3728都比使用4M的好.我的AVR-51上有2个晶体,一个是4M的,另一个是11.0592M的,后面就是考虑使用USART的.4M可以用,但只有几个点误差小,如9600bps.

>>早期的Mega系列芯片振荡器不是很稳定,有时候用手摸摸晶振都会死机,现在情况好多了,可根据你的需要判断加不加这个电阻。

这个不准确.振荡器不难做的.关键不是振荡器不稳定,而是AVR的熔丝配置上.通过AVR的熔丝可以配置振荡器是全幅振荡还是半幅振荡.

半幅振荡的优点是省电,对别人干扰小.缺点是不容易起振,容易受到别人的干扰(如用手摸摸晶振都会死机).主要应用与4M以下的晶体.4M以上要采用全副振荡方式,就非常稳定了.

这些在手册中有说明,我的新书中也做了详细的介绍.不管怎样,加个1M电阻没有坏处.
发表于 2008-6-15 01:37:41 | 显示全部楼层
学习
发表于 2008-6-15 08:30:05 | 显示全部楼层
据说不加电阻会使晶体产生机械磨损。最后会失效。
另外有一次,我用6.144M与HC4060配合给cs8414提供时钟,5V下也打死不起振。加电阻后立竿见影就好了。
发表于 2009-2-28 11:25:05 | 显示全部楼层
学习
发表于 2009-3-1 12:16:45 | 显示全部楼层
学习
发表于 2010-12-22 13:29:55 | 显示全部楼层
书到用时方恨少,还有很多要学的!!
发表于 2010-12-22 13:58:12 | 显示全部楼层
mark
发表于 2011-1-2 02:08:18 | 显示全部楼层
学习了
发表于 2011-1-2 10:05:46 | 显示全部楼层
学习了
发表于 2012-1-2 16:24:27 | 显示全部楼层
xue xi
发表于 2012-8-11 10:36:16 | 显示全部楼层
学习了
我想多问下,晶振要加电容,这个电容的大小是怎么确定的呢?
如MSP430F413中,可以内部配置电容的大小,6、8或10pf,选择的依据在哪里?
发表于 2012-11-30 15:27:18 | 显示全部楼层
受教了,谢谢马老师
发表于 2012-12-15 16:41:18 | 显示全部楼层
晶振旁的两个电容对单片机影响很大吧 ?不合适了 是不是容易出问题啊
发表于 2012-12-15 16:51:09 | 显示全部楼层
这个贴有点老了,不过上次出差去碰上过以前公司老工程师一块51板,没起振,我开始怀疑复位,检查结果好,然后怀疑晶振,换了一个也不行,因为贴片,电容看不到用了多大,但是想想应该不会坏电容,然后看到晶振两个脚上并联了一个电阻,当时没注意电阻是多大,结果我把那电阻拿了,系统就起振了,估计是那电阻值变小了吧,量了下,那电阻5K左右....
发表于 2013-2-4 16:00:07 | 显示全部楼层
39楼,那现在是不是还需要一个1m左右的电阻呢?
发表于 2013-2-4 16:43:02 | 显示全部楼层
基础的东西。这个晶体是并联电容振荡电路。晶体的门道好多的,有DLD问题,静电容大小。说起来,稍微高品质一些的电容,算是模拟器件里最稳定的元件了。并1M电阻容易起振。好处前面几楼说了。我来说坏处:相当于晶体的Q值低了,稳定度下降。
关于负载电容,晶体频率都是特定负载电容来说的,在一定范围内负载电容不同频率不同。以前好些电路还会有可调电容来调频率。现在都省掉了。直接叫生产厂家生产窄频率范围的晶体,比如+-10PPM。实际大多数使用,2,3十PPM也没什么。
另外,晶体还有基频和泛音的区别,AT,BT切等.AT基频一般到27M,再高就要泛音。三次泛音,五次泛音。和选频电路配合可以到200MHz。当然阻抗就高很多了。基频阻抗低。AT温度特性好,但厚,阻抗就高些。厚片子频率低,相对而言耐摔。
盒型也有影响。最好是49U,圆片,阻抗低,耐摔。现在都是49S。或贴片49S。生产方面反而49S量大,技术强一些。再高端一些就是UM-1,UM-5,以前用在BB机上的。现在都PLL了,时代在发展。另外还有圆柱晶体,体积小。但频率范围小些,低频做不了。因为低频片子厚。晶体对密封要求非常高,漏气就完了。49U,49S都是金属盒碰焊封装,圆柱就是压封。圆柱晶体有些有抽真空,阻抗很低。现在的真SMD晶体是小方片,陶瓷壳,金属底滚焊。
发表于 2013-2-4 17:01:32 | 显示全部楼层
MAEK。。。。。。。。
发表于 2013-2-4 17:01:57 | 显示全部楼层
学习了。。。。
发表于 2013-2-19 11:27:50 | 显示全部楼层
本帖最后由 yunduanmanbu06 于 2013-2-19 11:29 编辑

电阻RS常用来防止晶振被过分驱动。过分驱动晶振会渐渐损耗减少晶振的接触电镀,这将引起频率的上升。可用一台示波器检测OSC输出脚,如果检测一非常清晰的正弦波,且正弦波的上限值和下限值都符合时钟输入需要,则晶振未被过分驱动;相反,如果正弦波形的波峰,波谷两端被削平,而使波形成为方形,则晶振被过分驱动。这时就需要用电阻RS来防止晶振被过分驱动。判断电阻RS值大小的最简单的方法就是串联一个5k或10k的微调电阻,从0开始慢慢调高,一直到正弦波不再被削平为止。通过此办法就可以找到最接近的电阻RS值。
发表于 2013-2-19 11:45:43 来自手机 | 显示全部楼层
记得射频课上老师说过晶振外围电路的问题。可惜没好好听
发表于 2013-2-19 12:30:12 | 显示全部楼层
sunplus 发表于 2012-12-15 16:41
晶振旁的两个电容对单片机影响很大吧 ?不合适了 是不是容易出问题啊

晶振的负载电容=[(Cd*Cg)/(Cd+Cg)]+Cic+△C 式中Cd,Cg 为分别接在晶振的两个
脚上和对地的电容,Cic(集成电路内部电容)+△C(PCB 上电容).就是说负载电容15pf 的话
,两边个接27pf 的差不多了,一般a 为6.5~13.5pF
发表于 2013-3-21 15:01:55 | 显示全部楼层
又学到东西了,MARK
发表于 2014-12-17 15:15:20 | 显示全部楼层
好帖子,深入浅出,搜索“晶体1M电阻”时被带到此地,真的获益匪浅
发表于 2014-12-23 09:56:17 | 显示全部楼层
加不加电阻的问题算有了答案了
发表于 2014-12-23 10:22:34 | 显示全部楼层
涨知识了,以前自己做的板子都没加电阻,看来以后至少得预留一个位置了
发表于 2014-12-23 10:34:57 | 显示全部楼层
这个问题也是困扰了蛮久 问老师也没弄得清楚  看了这个贴有所领悟了  感谢大神们的分析
我个人在弄VS1003模块的时候发现晶体不起振,后来按liujingbin网友说的把电阻拆了后倒是振荡了 不过波形不正常 不知是否是晶体离芯片太远的原因
最近在重做VS1003模块  到时再试验一下
发表于 2015-5-6 14:02:21 | 显示全部楼层
楼主,请留贴。
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