Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Jak działa rezonator oscylator w procesorze?

Jakub17 13 Wrz 2017 13:03 1038 7
  • #1 13 Wrz 2017 13:03
    Jakub17
    Poziom 6  

    Witam

    Konkretnie chodzi o pracę całego generatora zegara w mikroprocesorze. Poszczeperałem troche w sieci i udało mi się ustalić, że najczęsciej taki oscylator złożony jest z rezonatora kwarcowego pracującego w układzie Pierce'a. Kondesatory dołączone do nóżek rezonatora pełnią rolę filtru PI, czyli przenoszą tylko konkretne pasmo częstotliwości, a odfiltrowują wszystkie inne częstotliwości z poza zakresu pasma.

    Sam rezonator działa w oparciu o zjawisko piezoelektryczne tzn. przykładając do niego napięcie powodujemy że się on odkształca, z kolei odkształcenie powoduje, że piezoelektryk wytwarza napięcie. Usunięcie napięcia powoduje, że piezoelektryk powraca do swojej pierwotnej postaci, a tym samym rozpręża się i nie generuje napięcia.

    I teraz pytania:

    1. Po co właściwie jest ten filtr PI? Czy to znaczy, że rezonator sam może generować zakłócenia czyli niewłaściwą częstotliwość i trzeba to odfiltrowywać. Przecież rezonator jest specjalnie projektowany na zadaną częstotliwość to jak może drgać z inną cześtotliwością?

    2. Aby pobudzić rezonator do drgań mechanicznych i żeby wygenerował przebieg o częstotliwośći do jakiej został zaprojektowany trzeba dostarczać mu zmienne napięcie. Czy to znaczy że na nóżkach XTAL1 i XTAL2 procesora generowany zmienny przebieg napięcia?

    0 7
  • #4 14 Wrz 2017 08:06
    BlueDraco
    Specjalista - Mikrokontrolery

    Twoje pytanie nie ma nic wspólnego z mikrokontrolerami. Opis działania generatorów z rezonatorami kwarcowymi znajdziesz w wielu podręcznikach elektroniki, również w książkach o układach cyfrowych - generatory zbudowane z bramek logicznych, pełniących rolę wzmacniaczy. Kondensatory służą głównie do filtrowania i stabilizacji pracy wzmacniacza.

    0
  • #5 14 Wrz 2017 10:49
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Jakub17 napisał:
    1. Po co właściwie jest ten filtr PI? Czy to znaczy, że rezonator sam może generować zakłócenia czyli niewłaściwą częstotliwość i trzeba to odfiltrowywać. Przecież rezonator jest specjalnie projektowany na zadaną częstotliwość to jak może drgać z inną cześtotliwością?

    Tu nie chodzi o filtrację, ale o przesunięcie fazy - w tym generatorze 180°, kolejne 180° daje wzmacniacz w układzie scalonym, dzięki temu cały układ spełnia warunek fazy i może oscylować, istnieją generatory w których kwarc daje 0° przesunięcia fazy i układ aktywny też 0.
    To czy kwarc może oscylować na innej częstotliwości to zupełnie niezależna kwestia, bo oczywiście może, czasem nawet musi (kwarce overtonowe).


    Jakub17 napisał:
    2. Aby pobudzić rezonator do drgań mechanicznych i żeby wygenerował przebieg o częstotliwośći do jakiej został zaprojektowany trzeba dostarczać mu zmienne napięcie. Czy to znaczy że na nóżkach XTAL1 i XTAL2 procesora generowany zmienny przebieg napięcia?

    XTAL1 i XTAL2 to wejście i wyjście wzmacniacza, same niczego nie generują ale po podłączeniu układu z kwarcem powstaną przebiegi zmienne o które pytasz.

    Temat powinien być w dziale Początkujący Elektronicy, miał byś więcej sensownych odpowiedzi.

    0
  • #6 15 Wrz 2017 07:23
    Jakub17
    Poziom 6  

    Jaki to jest wzmacniacz? Na schematach jest zamieszczony inwerter. Mówisz, że wzmacniacz daje przesunięcie o 180 stopni, to by się zgadzało że jest to inwerter bo po prostu odwraca sygnał na przeciwny.

    Jak działa rezonator oscylator w procesorze?

    To działa na tej zasadzie, że domyślnie gdy XTAL1 (wejście wzmacniacza) nie jest do niczego podłączone (czyli tak jakby było na nim zero ale z drugiej strony może być jakiś stan nieustalony) to na wyjściu wzmacniacza-inwertera jest 1. Podłączając kwarc stan wysoki powoduje, że piezoelektryk się spręża wytwarzając napięcie, które ponownie podawane jest na wejście inwertera, który z kolei neguje ten sygnał - na wyjściu jest stan niski. Stan niski podawany jest na piezoelektryk w rezonatorze kwarcowym, co powoduje że powraca on do swojego pierwotnego kształtu i nie generuje napięcia i w ten sposób mamy zero na wejściu inwertera, tak? I tak w kółko.

    Z opisu który podałem wygląda jakby to działało bez kondensatorów także gdzie popełniam błąd w rozumowaniu? Przecież wzmacniacz wprowadza przesunięcie fazowe to po co jeszcze mają to robić kondensatory?

    I do czego służą te rezystory na schemacie który podałem?

    0
  • #7 15 Wrz 2017 08:50
    BlueDraco
    Specjalista - Mikrokontrolery

    Zwykle działa i bez kondensatorów, ale z kondensatorami działa lepiej. Poczytaj fachowe książki.

    0
  • #8 15 Wrz 2017 09:44
    Jakub17
    Poziom 6  

    Możesz jakieś polecić? W sieci znalazłem jakieś fragmenty książek ale słabo tłumaczą. Mi zależy na wyjaśnieniu fizyki zjawiska a nie zagłębiania się we wzory. Nadal nie wiem po co są te kondensatory, nie uzyskałem jasnej odpowiedzi.

    0