¿Necesita ayuda para entender un circuito (Oscilador Atari 2600 XTAL)

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Arriba está la imagen, es el reloj de un Atari 2600 Jr.

Soy nuevo en electrónica y todos los libros que he revisado hasta ahora no cubren XTALs. No tengo idea de por qué, parece bastante importante para la electrónica. Mi búsqueda en google / youtube tampoco me ha proporcionado ninguna respuesta directa útil.

Este circuito en particular tiene un 3.579575Mhz XTAL, 2 PNPs, 7 resistencias y 2 condensadores. Me gustaría saber qué sucede en cada nodo y qué ocurre en CLOCK OUT en términos de la forma de onda (¿cuál es la frecuencia de oscilación final en CLOCK OUT?).

¿Hay un simulador de circuito (fuente abierta) que pueda permitirle ingresar XTAL en un circuito? Hasta ahora no he encontrado uno.

    
pregunta John Ernest

2 respuestas

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Puede ser más fácil de entender si simplemente comienza con un par de cola larga: un amplificador diferencial. Déjame explicarlo de esa manera para ver si eso ayuda:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

He mostrado una corriente y unos pocos valores de voltaje en el esquema. Estos son aproximadamente verdaderos una vez que comienza a correr. Pero \ $ C_1 \ $ comienza a descargarse, por lo que esos valores tardan un poco en alcanzarse. Al principio, \ $ C_1 \ $ tira con fuerza en la base de \ $ Q_1 \ $ 'y la satura, agregando la corriente de \ $ R_e \ $ a la corriente de \ $ R_ {b1} \ $, para cargar hasta $ C_1 \ $. En algún momento de este proceso, y supongo que tomaría aproximadamente \ $ \ Delta t = \ frac {\ Delta V \ cdot I} {C_1} = \ frac {3.4 \: \ textrm {V} \ cdot 15 \: \ textrm {mA}} {220 \: \ textrm {nF}} \ approx 50 \: \ mu \ textrm {s} \ $ antes de que las cosas comenzaran a rodar, \ $ Q_1 \ $ saldrán de la saturación y las cosas Comience a operar más normalmente . (También hay un poco de almacenamiento de carga por difusión que se creó en \ $ Q_1 \ $, pero probablemente solo sean otros pocos \ $ \ mu \ $ s añadidos. Nada grande).

A medida que \ $ Q_1 \ $ sale de esta saturación inicial, se inicia \ $ \ beta \ $, su base deja de contribuir a cargar \ $ C_1 \ $ y la caída de voltaje en \ $ R_1 \ $ disminuye en al menos unas décimas de voltio cuando \ $ Q_1 \ $ 's \ $ V_ {CE} \ $ finalmente supera \ $ 1 \: \ textrm {V} \ $. Esta caída se pasa a través del cristal y aparece como un ligero desplegable en la base de \ $ Q_2 \ $, que desvía la corriente a través de su colector y se aleja del recolector de \ $ Q_1 \ $, lo que provoca la caída a través de \ $ R_1 \ $ disminuir aún más y ayuda a enfatizar este desvío por un momento. Sin embargo, \ $ R_3 \ $ carga rápidamente la copia de seguridad del cristal y hace retroceder la base de \ $ Q_2 \ $ haciendo que se desvíe menos y permitiendo que \ $ Q_1 \ $ comience a desviar más corriente a través de su colector, lo que provoca la caída \ $ R_1 \ $ para aumentar nuevamente y aumentar la base de \ $ Q_2 \ $.

(\ $ R_ {b1} \ $ y \ $ R_ {b2} \ $ forman una resistencia Thevenin de aproximadamente \ $ 680 \: \ Omega \ $. Me parece recordar que estos cristales tenían aproximadamente \ $ 100 \: \ textrm {pF} \ $ o así, así que trabajando alrededor del bucle veo \ $ 680 \: \ Omega + 220 \: \ Omega + 220 \: \ Omega \ $ en series con aproximadamente \ $ 100 \: \ textrm {pF} \ $ dando aproximadamente \ $ 110 \: \ textrm {ns} \ $ por medio ciclo, lo que equivale a aproximadamente \ $ 4.5 \: \ textrm {MHz} \ $. Así que debo estar un poco equivocado acerca de la capacitancia de estos cristales. La idea es que la frecuencia natural debe estar cerca del cristal y que el cristal "lo jalará" con fuerza.

Una vez que se alcanza el equilibrio, la base de \ $ Q_1 \ $ se mantendrá muy ajustada a su valor nominal en \ $ C_1 \ $. Creo que \ $ C_1 \ $ está principalmente allí para mantener el voltaje de base bastante sólido y, quizás de forma indirecta, supongo, para establecer el tiempo de inicio. Probablemente podría ser aún mayor, ya que el precio demoraría más en comenzar. La mayor parte de la variación se lleva a cabo en la base de \ $ Q_2 \ $. Recuerde que la corriente del colector variará en un factor de 10 para un \ $ 60 \: \ textrm {mV} \ $ cambio en \ $ V_ {BE} \ $. \ $ Q_2 \ $ se desactivará por completo cuando su base alcance el \ $ 4.05 \: \ textrm {V} \ $ de su emisor. Así que espero que sea el voltaje más alto visto en la base de \ $ Q_2 \ $. El voltaje más bajo habrá aproximadamente esa cantidad, menos la caída de voltaje de \ $ R_1 \ $ causada por la mitad de la corriente a través de \ $ R_e \ $, por lo que pienso en \ $ 1.2 \: \ textrm {V} \ $ menos, o \ $ 2.85 \: \ textrm {V} \ $ en una conjetura. En resumen, espero que \ $ V_ {PP} = 1.2 \: \ textrm {V} \ $ at \ $ Q_2 \ $ 'base, centrado relativamente cerca de la \ $ 3.4 \: \ textrm {V} \ $ experimentado en La base de \ $ Q_1 \ $ (con tal vez una compensación relativa muy pequeña)

No creo que funcione con \ $ R_1 \ $ o \ $ R_2 \ $ cambiado. Mucho más grande obligaría a los coleccionistas de BJT a retroceder contra sus bases y no oscilaría. Esa es una de las razones por las que están donde están. Y así tendrías que cambiar \ $ R_e \ $, si los cambiases. Además, esto cambiaría la frecuencia natural para estar demasiado lejos del cristal y oscilaría en alguna otra frecuencia o simplemente fallaría, incluso si cambiara los tres valores. Así que, para mí, todas las piezas parecen correctas como están.

    
respondido por el jonk
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Este es un oscilador resonante en serie con Xtal resonante en serie con Rs muy bajos. Ganancia de corriente no inversora a través de Q2-E y ganancia de voltaje no inversora Q1-E a Q1-C.

Ambas Bases tienen un sesgo de alrededor de 4 V con Q2 saturado hasta que se inicia. Q2-C se invierte fuera del bucle y es probable que tenga una onda cuadrada de aspecto feo con mucha caída desde 10pF con 240 en el colector y 90 en el emisor.

Se vería mucho mejor con 1k en Q2-C con una onda cuadrada de 4.5V con más ganancia de V en Q2 o tal vez cambie Re de 91 a 50 Ohms para obtener más ganancia.

Estos condujeron a los Xtals con bastante alta potencia y serían las enormes latas de HC-49 con grandes obleas, por lo que los modernos xtals de microcorte podrían fallar en este circuito.

    
respondido por el Tony EE rocketscientist

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