高加速度條件下的時鐘源管理設(shè)計
引言
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/186366.htm在高加速度環(huán)境下,由于石英晶體振蕩器本身的機(jī)械特性,它在100000g的情況下,自身就有損壞的可能。而硅振蕩器啟動一致和快速,不像RC電路那樣易受到性能欠佳問題的阻擾。標(biāo)準(zhǔn)的硅片制造和組裝技術(shù)意味著,硅振蕩器本身不受沖擊和震動影響,也沒有磨損問題。
為了降低晶振的加速度敏感度,已經(jīng)開展了大量的研究工作,提出了各種改進(jìn)和補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ爬ㄆ饋矸譃閮深悾簾o源法和有源法。
無源法有選用新切型晶體、改進(jìn)品體結(jié)構(gòu)安裝和加工工藝、雙晶體配對,以及振動隔離措施等。有源法是將振動效應(yīng)通過傳感器、放大器反饋到振蕩電路或晶體上去,包括控制變?nèi)莨苎a(bǔ)償法和控制晶體極化效應(yīng)補(bǔ)償法,還有通過單片機(jī)控制其電壓來調(diào)節(jié)晶振的頻率。而以上這些方法普遍存在系統(tǒng)復(fù)雜、實現(xiàn)困難、限制嚴(yán)格等弊端,無法普及推廣。
為此,提出采用硅振蕩器和晶振在高加速度下轉(zhuǎn)換的方法實現(xiàn)兩種振蕩器優(yōu)勢互補(bǔ),采用頻率合成的方法給出轉(zhuǎn)換的條件,并通過實驗來驗證其可行性。
1 實驗原理
選用的晶體振蕩器與硅振蕩器的數(shù)學(xué)模型為:
u1(t)=U1cos(w1t+θ1) (1)
u2(t)=U2cos(w2t+θ2) (2)
通過鎖相環(huán)和低通濾波器后的輸出為:
當(dāng)u1(t)和u2(t)的相位差為0時,(w2-w1)t+(θ2-θ1)為0,此時的uo(t)的幅值為最大。而要讓u1(t)和u2(t)能平穩(wěn)轉(zhuǎn)換,則要保證它們的相位差為,即使uo(t)的幅值為時開始轉(zhuǎn)換,此時選用電壓比較器來控制。
2 轉(zhuǎn)換電路設(shè)計
先將uo(t)接正極,接負(fù)極,作為電壓比較器的兩個輸入。當(dāng)uo(t)大于時,輸出C為0,反之則為1。外部榆測信號C是否為0,若為0,則外部信號G給一個上升沿信號作為切換允許的條件,并停止檢測C的狀態(tài),此時選擇硅振蕩器為輸出時鐘。選擇器的選擇信號S由D觸發(fā)器來產(chǎn)生,其中D觸發(fā)器的邏輯關(guān)系為當(dāng)C為0、G為上升沿時輸出Q為Q’,當(dāng)C為1、G為上升沿時輸出Q為Q,所以D觸發(fā)器的輸人為C’Q’+CQ。轉(zhuǎn)換框圖如圖1所示。
3 實驗結(jié)果與分析
通過電路設(shè)計在示波器上觀察其輸出結(jié)果,如圖2~圖4所示。
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