Uso de inversores de disparo Schmitt CMOS en un circuito oscilador de cristal de cuarzo

Un inversor de gatillo Schmitt es una mala idea para el primer inversor que impulsa el cristal directamente. Puede que ni siquiera oscile en absoluto como se muestra, u oscile en una frecuencia no deseada. Tenga en cuenta la resistencia R1. Se supone que eso desvía al inversor como un amplificador lineal cerca de la mitad de su rango de salida. El poco de ruido generado por el inversor será filtrado por el cristal, de modo que la parte del ruido en la frecuencia del cristal regresa a la entrada del inversor con un cambio de fase. Se amplifica por el inversor, se filtra de nuevo a través del cristal, etc. Finalmente, las oscilaciones se acumulan hasta un nivel constante, que puede durar 100 segundos o más.

Esto supone que el primer inversor es aproximadamente un amplificador lineal. Un disparador de Schmitt lo hace altamente no lineal. Introducirá frecuencias propias, y posiblemente saturará el cristal. Los cristales son filtros altamente sintonizados, pero darles una mierda al filtro no dará como resultado una buena precisión de frecuencia, y puede permitir oscilaciones estables a una frecuencia distinta a la deseada.

El segundo inversor que es un disparador Schmitt tiene algún sentido. El primer inversor realmente produce una señal analógica. Será más una onda sinusoidal que una onda cuadrada, y probablemente no una amplitud de riel a riel completo. Normalmente, amplificar y recortar esto ejecutando a través de otro inversor es suficiente. El disparador Schmitt debería hacer que la señal de salida digital sea un poco más limpia.

Por lo general, los activadores Schmitt no se usan en los controladores de cristal. Esto se debe a que no se pueden usar para el primer inversor, y es más fácil utilizar varios inversores en el mismo chip. El 74HC04 que mencionas tiene 6 de ellos en un chip, por ejemplo.

Una vez más, la mayoría de las veces, después de la primera etapa con solo otro inversor, obtendrá una onda cuadrada lo suficientemente buena. Si realmente necesita bordes rápidos y la frecuencia del cristal es baja, entonces un disparador Schmitt puede ayudar. Todavía puedes hacer eso con un 74HC04. Usaría un inversor para ejecutar el cristal, un segundo solo como búfer, luego dos con un poco de retroalimentación de CC a su alrededor para hacer que Schmitt se dispare. La razón por la que se necesitan dos inversores es que necesita una ganancia positiva.

Esto es de lo que estoy hablando:

Nuevamente, para muchas aplicaciones, la salida de IC1B será lo suficientemente buena.

Tenga en cuenta también que este circuito requiere un cristal de resonancia paralela . Esto significa que su frecuencia se especifica donde el cambio de fase es correcto para la retroalimentación alrededor de un amplificador con ganancia negativa. Un cristal resonante en serie funcionará, pero la frecuencia se apagará un poco.

Los osciladores de cuarzo cristalinos generan ondas sinusoidales, lo que no es apropiado para una señal de reloj, ya que queremos aumentar y amp; Bordes que caen tan limpios como sea posible.

El disparador Schmitt se usa para generar una onda cuadrada a partir de esta onda sinusoidal. Sus propiedades de histéresis lo hacen robusto contra la activación falsa.

La señal de salida será más limpia y el generador de reloj podrá manejar una entrada digital de alta Z de forma inmediata.

Tenga en cuenta que la "Acción del activador de Schmitt" (entrada basada en comparadores de cruce cruzado) se confunde a menudo con un "Activador de Schmitt" (amplificador con retroalimentación positiva que produce histéresis).

Ejemplo: El 74HCU04 es una parte con inversores hexadecimales sin búfer específicamente diseñados para crear osciladores. Tiene entradas de "Acción de activación de Schmitt", por lo que el símbolo del inversor no tiene el símbolo de histéresis.

Los diseñadores aficionados pueden bloquear la palabra "Schmitt" y asumir que la entrada tiene histéresis, y agregar erróneamente el símbolo.

NO use partes con amortiguador para construir osciladores, ya que su ganancia extremadamente alta (del orden de mil o más, frente a 100 o menos para no almacenados en el búfer) los hace muy sensibles a cualquier variación paramétrica, es decir, suministro voltaje, cambio de temperatura, tolerancia parcial, oblea a oblea y amp; variaciones puerta a puerta, etc.