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使用集成電路的晶體振蕩器

2024-11-26 16:35:57 

大多數內置晶體振蕩器電路的 IC 都使用 Gated Pierce 設計,其中振蕩器圍繞單個 CMOS 反相門構建。對于振蕩器應用,這通常是一個單反相級,包括一個 P 通道和一個 N 通道增強模式 MOSFET,在數字世界中通常稱為無緩沖逆變器(見圖 1)。可以使用緩沖逆變器(通常由三個串聯的 P-N MOSFET 對組成),但相關的數千個增益將導致成品振蕩器可能不太穩定。


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圖 2 顯示了一個實用的振蕩器電路,包括 Un-Buffered 逆變器、兩個電容器、兩個電阻器和石英晶體。要了解該振蕩器的工作原理,必須將 CMOS 反相門視為具有增益、相位和傳播延遲約束的線性放大器,而不是工作在 1 和 0 的邏輯器件。
圖 3 顯示了無緩沖 HCMOS 逆變器 74HCU04 的直流傳輸特性(Vin 與 Vout)和直流偏置點線。在 3.3V 和 1MΩ 的 Rf 下,逆變器的輸入和輸出電壓將為 ~1.65V。現在說這個逆變器在其線性區域是偏置的。輸入電壓的微小變化將被增益放大,并表現為輸出電壓的較大變化。


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圖 4 顯示了相同 74HCU04 的一組典型的開環增益曲線。在 3.3V 時,逆變器在直流至 2MHz 范圍內的增益為 20 (26 dBV),3dB 滾降頻率為 8.5MHz,并且增益似乎仍然超過 100MHz。

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