导言
在高加速度环境下,因为石英晶体振荡器自身的机械特性,它在100000g的情况下,自身就有损坏的或许。而硅振荡器发动共同和快速,不像RC电路那样易遭到功能欠佳问题的阻扰。规范的硅片制作和拼装技能意味着,硅振荡器自身不受冲击和轰动影响,也没有磨损问题。
为了下降晶振的加速度敏感度,现已展开了很多的研究工作,提出了各种改善和补偿的办法,归纳起来分为两类:无源法和有源法。
无源法有选用新切型晶体、改善品体结构装置和加工工艺、双晶体配对,以及振荡阻隔办法等。有源法是将振荡效应经过传感器、放大器反响到振荡电路或晶体上去,包含操控变容管补偿法和操控晶体极化效应补偿法,还有经过单片机操控其电压来调理晶振的频率。而以上这些办法普遍存在体系杂乱、完成困难、约束严厉等坏处,无法遍及推行。
为此,提出选用硅振荡器和晶振在高加速度下转化的办法完成两种振荡器优势互补,选用频率组成的办法给出转化的条件,并经过试验来验证其可行性。
1 试验原理
选用的晶体振荡器与硅振荡器的数学模型为:
u1(t)=U1cos(w1t+θ1) (1)
u2(t)=U2cos(w2t+θ2) (2)
经过锁相环和低通滤波器后的输出为:
当u1(t)和u2(t)的相位差为0时,(w2-w1)t+(θ2-θ1)为0,此刻的uo(t)的幅值为最大。而要让u1(t)和u2(t)能平稳转化,则要确保它们的相位差为,即便uo(t)的幅值为时开端转化,此刻选用电压比较器来操控。
2 转化电路设计
先将uo(t)接正极,接负极,作为电压比较器的两个输入。当uo(t)大于时,输出C为0,反之则为1。外部榆测信号C是否为0,若为0,则外部信号G给一个上升沿信号作为切换答应的条件,并中止检测C的状况,此刻挑选硅振荡器为输出时钟。挑选器的挑选信号S由D触发器来发生,其间D触发器的逻辑关系为当C为0、G为上升沿时输出Q为Q’,当C为1、G为上升沿时输出Q为Q,所以D触发器的输人为C’Q’+CQ。转化框图如图1所示。
3 试验成果与剖析
经过电路设计在示波器上调查其输出成果,如图2~图4所示。
图2为晶振的模仿通道和数字通道的比照图。图3为在频率组成图幅值是之间硅振荡器和晶振的相位比照图。图4为整体波形图,包含频率组成图、硅振荡器输出图和晶振的逻辑剖析输出图。
从图3中可以明晰地看出,在规模之内相位差是比较小的,上升沿的转化是可以共同的。而在规模之外相位差就比较大了,上升沿与下降沿相对应,转化会有跳变,不能完成平稳转化。经过平稳转化电路完成的转化跳变不显着,示波器上没有显着的跳变反响。
4 定论
经过试验得出的波形与理论相符,在平稳转化条件下可以完成安稳转化,这为下一步在高加速度条件下完成时钟的精度校准供给了可行根据,也为其他的比如单片机芯片不同频率下的转化供给了试验根据和简易办法。