Зачем резистор на вход? Как выбираются значения сопротивлений и резисторов?

Question

[skhemotech]

Мне нужно включить к МК кварцевый резонатор на 16 МГц. Уже в готов варианте задания нашёл вот такое включение. Емкости для фильтрации, как я понимаю. Зачем резистор на вход? И собственно, исходя из чего и как выбираются значения этих емкостей и сопротивления?

Comments

[granty]

Емкости для фильтрации, как я понимаю. Зачем резистор на вход?

RC-фильтр без резистора не работает. Пульсации напряжения гасятся именно на резисторе.
Номиналы(значения) должны выбираться про условию резонанса частоты (на одной из гармоник, обычно 1-я или 3-я). Формулы надо искать конкретно для вашей схемы, для другой они будут другие.

[skhemotech]

granty, спасибо

[evgeniy_lm]

granty, Сопротивление этой цепи порядка нескольких килоОм. Вопрос зачем добавлять резистор сопротивление которого в сотни раз меньше. Да, в простых схемах генератора Пирса ставят последовательно резистор, но он несколько десятков кОм и в МК схемы генераторов несоизмеримо сложнее, там ни каких внешних резисторов не нужно.

Answer 1

[pfg21]

нет, емкости не для фильтрации. они фазосдвигающие.
кварц, в данном случае, можно заменить на эквивалентную схему из параллельно соединенных емкости и индуктивности. тогда кварц с внешними С13 С14 инвертирует сигнал а внутри микросхемы от OSC_IN к OSC_OUT подключен инвертирующий усилитель. в сумме получается усилитель с большой положительной ОС, который самовозбуждается на частоте последовательного резонанса кварца. вот схема емкостной трехточки для понимания.

R6 согласует входное сопротивление OSC_IN с возможностями кварца. без него маленькое входное сопротивление OSC_IN зашунтирует кварц на землю до срыва колебаний.
предположу что схема сия не заработает - слишком большие значения емкостей C13 C14, обычно их выбирают на уровне единиц - десятков пикофарад. смотри даташит на микруху и кварц.
https://meanders.ru/kvarcevyj-generator.shtml

Comments

[skhemotech]

спасибо.

[evgeniy_lm]

емкости не для фильтрации. они фазосдвигающие.

Какую фазу они сдвигают. Эти конденсаторы просто гарантируют запуск генератора, потом они вообще не используются. Все прекрасно будет работать и без них, но не всегда

[pfg21]

evgeniy_lm, :) если не нравится "фазосдвигающие", то считай их "инвертирующими". хотя тоже кривовато звучит, но так оно и есть.
смотри приведенную мной схему на транзисторе. фаза сигнала, снимаемого с "нижней" обкладки С2, относительно земли будет инвертирована (повернута на 180 градусов) фазе сигнала, подаваемого на верхнюю обкладку С1 относительно земли.
они не гарантируют "запуск" генератора (не та схема) они гарантируют его работу.
без них работает, в том случае если кондеры уже имеются внутри микросхемы (закладывают прям в кристал, емкость небольшая, получается недорого) или формируются как паразитные на плате.

[evgeniy_lm]

pfg21,

если не нравится "фазосдвигающие", то считай их "инвертирующими". хотя тоже кривовато звучит, но так оно и есть.

они называются нагрузочными. В принципе по сути их можно назвать фазосдвигающими если вы так хотите, в случае если они равны то сдвиг фазы будет 180гр, если не равны то меньше или больше, но это уже извращения

без них работает, в том случае если кондеры уже имеются внутри микросхемы (закладывают прям в кристал, емкость небольшая, получается недорого) или формируются как паразитные на плате

Я имел ввиду МК AVR, там нет таких конденсаторов. А вот насчет паразитной емкости вы правы, но для надежного запуска необходимо чтобы оба конденсатора имели одинаковую емкость. Вот они и выбираются много выше возможной паразитной емкости, но много меньше резонансной частоты (для 16МГц точно не 0,22мкФ)

Answer 2

[VeyDlin]

Ищи инфу по темам:
1) Нагрузочная ёмкость кварцевого резонатора
2) Резистор-терминатор

Там нет ничего сверхсложного, не бойся, просто мне лень сейчас печатать больше пары предложений х)

Comments

[skhemotech]

спасибо.

Answer 3

[evgeniy_lm]

Странная схема. Это откуда? Вход OSC на большинстве МК высокоомный по этому ваш резистор будет на уровне погрешности т.е. наличие или отсутствие на работу схемы ни как не скажется. Другое дело конденсаторы их емкость превышает максимально допустимую в несколько тысяч раз, на такой частоте они тупо все замкнут

Comments

[VT100]

Это ответ на вопрос. Конденсаторы - по 22 пФ. Резистор, скорее всего, - не нужен.

Добавлю вопрос о происхождении этой странной схемы. Например, 59 Ом входит только в точные ряды стандартных номиналов.

Ну и "информация к размышлению" о генераторе Пирса (Pierce), который мы тут видим. Обратите внимание, параллельный резистор (переводящий инвертор в линейный режим) встроен в ИМС (как правило). Резистор на 59 Ом - из другой оперы.

[evgeniy_lm]

Конденсаторы - по 22 пФ.

На схеме не указано 22мкФ или 22нФ, а именно 0,22мкФ так что это явно не опечатка

VT100,

параллельный резистор (переводящий инвертор в линейный режим) встроен в ИМС

При использовании кварца он порядка сотен кОм (иногда 1-2МОм). Сопротивление самого кварца в принципе
бесконечно так что последовательные 59 Ом это не о чем вообще.
Мне просто любопытно где топикстартер выдрал этот бред

[VT100]

это явно не опечатка

Забыл завершить фразу: ", а глупость". И очень любопытно.

Более того - вспоминается, что последовательный резистор ставят не на входе, а на выходе инвертора.

[evgeniy_lm]

VT100, Глупость это не читать даташит, не знать закон Ома и правила Киргофа, а так же задавать подобные вопросы. Рисовать подобные схемы это идиотизм.
Зачем там резистор хоть на входе, хоть на выходе в несколько Ом последовательно с кварцем у которого бесконечное сопротивление? Что он там даст?

[pfg21]

evgeniy_lm, у кварца бесконечное сопротивление только для постоянного тока :)
для переменного тока его "электрическое сопротивление" (для любителей точности сопротивление комплексное) определяется обменом энергией с создаваемыми электромеханическими напряжениями в кристалле.
с достаточно большой точностью сопротивление кварца переменному току можно посчитать по эквивалентной схеме.

на выходе инвертора мелкоомный резистор сколь помню ставят для того чтобы подрезать вч составляющие генерируемого прямоугольного сигнала. т.е. исключают возможность перепрыгивание генератора на высшие гармоники кварца.
вместе с емкостью он образует RC вч фильтр

[evgeniy_lm]

pfg21,

у кварца бесконечное сопротивление только для постоянного тока :)

Смотрите эквивалентную схему
даже в качестве комплексной составляющей 59Ом пренебрежительно мало (а почему 59? а можно 56 или 62? )

на выходе инвертора мелкоомный резистор сколь помню ставят для того чтобы подрезать вч составляющие генерируемого прямоугольного сигнала

чушь. Кварц именно используется для стабилизации частоты колебаний. Всякие хитрости нужны именно для того чтобы заставить его работать на третьей гармонике. Как правило ставится фильтр первой гармоники. Короче там все существенно сложнее чем непонятный резистор

Вообще резистор в этой схеме это не о чем, хоть с ним хоть без него схема работать будет (без резистора немного надежнее), а вот конденсаторы такой емкости на указанной частоте просто не дадут ни каких шансов генератору запустится

Answer 4

[VT100]

Все номиналы неверны и даже схема немного неправильная. Что-бы на русском посоветовать - не припомню. Вот на английском:
Design Guidelines for Quartz Crystal Oscillators. Statek TN-30.
HCMOS Crystal Oscillators. Fairchild AN-340.