一、前言
今天看到一个有趣的晶体振荡器,是由555多谐振荡器改造而成。下面测试一下这个方案是否可行。
二、电路搭建
按照原文给出的电路图,绘制测试电路的原理图。利用单面PCB制作测试电路。一分钟之后得到测试电路。下面对该电路进行调整。使用了一个可调电容改变电路的初始震荡频率。选择的陶瓷谐振器的频率为 455kHz。这个电路有一个固定的稳态。需要靠上电过程激励晶体产生一个震荡,电路才能够起震。
下面观察555振荡器的输出。可以看到,此时555 振荡器已经有了输出脉冲波形。但是这个频率只有430kHz 左右,与晶体的频率之间没有什么关系。下面,使用改锥调节电路板上的可变电容,可以看到输出波形的频率发生改变。在一个范围,似乎振荡器的输出信号频率会突然锁定在460kHz左右。下面观察一次振荡器起震过程,能够观察到电路从一开始没有震荡,到出现震荡,以及自动锁定在460kHz左右的过程。在这个过程中,并没有改变电路中的可变电容。
▲ 图1.2.1 555振荡器的输出波形
▲ 图1.2.2 电路从启动到自动锁定的过程
下面在观察一次这个启动过程。这种现象在普通的正弦波振荡电路中是观察不到的。但是,现在仍然有一个令人感到奇怪的事情,那就是,实际电路锁定的震荡频率为 460kHz,比起晶体的标称频率 455kHz 要大。这其中的原因,现在不得而知。
三、音叉晶体
将晶体修改成一个音叉手表晶体。谐振频率为 32.768kHz 。修改电路中电阻R1,将它的阻值提高到10M欧姆,这样,就可以使得振荡器本身的震荡频率能够下降到 32kHz 左右。果然,现在555振荡器的频率为 32.761kHz左右。使用改锥修正电路中的可变电容。能够观察到,在很大的一个改变范围内,555 振荡器的输出震荡频率都被锁定在32kHz左右。当电容超过一定数值之后,频率才会改变。下面我们观察一下,电路启动过程。可以看到在一开始,电路并没有起震,等待一段时间之后,电路才开始震荡,然后频率经过几次跳跃之后,最终锁频到32kHz左右。下面我们再观察一次这个锁频过程。
▲ 图1.3.1 音叉锁定的频率
▲ 图1.3.2 启动锁定过程
※ 总 结 ※
本文测试了一个555晶体振荡电路。在555电路中引入晶体参与震荡,可以观察到特殊的锁频现象。在电路启动过程中,一开始电路并不震荡,在一些外部噪声激励下,电路开始震荡。并最终锁定在晶体谐振频率附近。虽然现在不知道这个电路有什么作用,但的确很神奇。