De um modo geral, o circuito de clock do microcomputador de chip único é conectado aos pinos Xin e Xout do microcomputador de chip único usando uma combinação de um oscilador de cristal passivo externo e um capacitor de carga. O próprio oscilador de cristal passivo não pode oscilar, então um circuito ressonante externo precisa ser combinado para emitir um sinal de vibração.
No entanto, no projeto de circuito real, um resistor também é conectado em paralelo em ambas as extremidades do oscilador de cristal. Este resistor é chamado de resistor de realimentação.
Então, qual é a função desse resistor de realimentação conectado em paralelo?
Primeiro, observe o princípio básico do circuito do relógio. De um modo geral, o circuito do relógio também é chamado de circuito oscilador Pierce, porque possui um circuito simples, operação eficaz e estável e é superior a outros tipos de circuitos osciladores de cristal de quartzo. Um oscilador Pierce requer muito poucas peças: um inversor, um resistor, um cristal de quartzo e dois pequenos capacitores.
Para microcomputadores de chip único, o chip geralmente inclui um inversor e alguns resistores de realimentação também são conectados em paralelo no interior. Para isso, você precisa consultar o manual do chip específico. Caso contrário, considere conectar os resistores de realimentação em paralelo em ambas as extremidades do oscilador de cristal externo do chip.
1. Aumente a estabilidade e facilite a vibração
O inversor dentro do microcontrolador é um inversor Schmitt, e o inversor não pode levar o oscilador de cristal a oscilar. Portanto, um resistor é conectado em paralelo em ambas as extremidades do inversor, e o resistor completa o feedback de 180 graus reverso do sinal de saída para o terminal de entrada para feedback negativo, formando um circuito amplificador de feedback negativo para obter a reversão do sinal e o resistor paralelo reduz a impedância de ressonância, tornando o ressonador fácil de iniciar.
Ao mesmo tempo, o resistor de feedback negativo é adicionado, o que também aumenta a estabilidade. Ou seja, mesmo que a temperatura mude, adicionar o resistor pode reduzir o deslocamento de frequência do oscilador. Se o resistor de feedback não for adicionado, o circuito oscilador de cristal pode começar a oscilar, mas não há vibração ou o perigo oculto de parar a vibração.
2. Faça o inversor funcionar na região linear
O resistor faz o inversor trabalhar na região linear e se torna um amplificador inversor de alto ganho e garante a oscilação. Supondo que o inversor seja um inversor ideal, a impedância de entrada é infinita e a impedância de saída é 0, então a resistência paralela fará com que a tensão de entrada seja igual à tensão de saída, de modo que o transistor no inversor não funcione em plena condução ou Estado de corte completo, mas trabalha na região de transição intermediária com ganho. Os dois estados de condução plena ou corte completo funcionam na região de saturação, e não há ganho, e sem ganho não pode oscilar. A zona linear do inversor é a área sombreada na figura abaixo, e a tensão do ponto de operação no terminal de entrada do inversor é garantida em VDD/2, de modo que quando o sinal oscilante é realimentado no terminal de entrada, o inversor pode ser garantido para funcionar em uma área de trabalho adequada.
A impedância do circuito oscilante irá mudar em ambientes de alta e baixa temperatura. Quando a impedância aumenta para um determinado nível, o oscilador de cristal pode ter dificuldade para iniciar ou não oscilar. Neste momento, é necessário verificar se o tamanho do feedback resistor conectado em paralelo é razoável. De um modo geral, a relação entre a frequência do oscilador de cristal e o resistor de realimentação no circuito do relógio é a seguinte:
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