Почему мой кристалл резонирует с частотой, в 4 раза превышающей указанную?

Этот ответ на самом деле принадлежит @glen_geek, который прокомментировал 21 июня в 1:23:

Эта верхняя правая ручка «VARIABLE» выглядит повернутой против часовой стрелки. Должен быть повернут по часовой стрелке в положение «CAL».

и это правда. Я понятия не имею, почему я не заметил несоответствия, я должен был услышать, что 440 Гц - это не что иное, как вилка, а 1 кГц, о котором я говорил, - это вообще не что иное, как высокая до. Все мои измерения частоты были 8- сложите слишком высоко из-за этой регулируемой ручки.

И это также доказывает, что эта сверхпростая схема генератора с двумя инверторами работает хорошо и надежно.

Если Глену Гику @glen_geek нужна репутация, я призываю его опубликовать ответ, чтобы я мог его принять.

Большинству таких генераторов требуются внешние конденсаторы емкостью 22 пФ с каждого конца STAL для достижения чистой инверсии фазы для реализации правильной генерации.

Поскольку 22 пФ является БОЛЬШИМ, кремниевая область, вероятно, не используется для обеспечения этих 44 пФ колпачков (которые будут варьироваться в зависимости от рекомендаций производителя для вашей частоты). Включает ли ваш IC их? Я вижу два резистора номиналом 1 кОм.

Как упомянул Кевин Уайт, осциллятор Пирса использует только один инвертирующий вентиль, и мне кажется, что это совершенно правильный подход. Не уверен насчет «последовательного резонанса» (я помню, что читал что-то о различных резонансных режимах в кристаллах и геометрии резки кристалла), но моя общая идея заключается в том, что кристалл, будучи двухконтактным устройством, нуждается в четком сигнале переменного тока, подаваемом на его штифты, т.е. два штифта должны приводиться в движение «перевернутыми друг против друга», т.е. фазовый сдвиг 180 градусов при резонансе. Металлический корпус фактически представляет собой третий контакт, как слабо связанное опорное заземление (экранирование), но это не должно иметь большого значения.

Меня интересует, что будет, если к неинвертирующему усилителю присоединить кварц. Я удивлен, что схема вообще колеблется :-) Я могу придумать следующее объяснение: каждый из двух последовательных ворот имеет «задержку распространения». Таким образом, фактический фазовый сдвиг составляет не 0 нс и не 360 градусов. В зависимости от выбранного семейства логики каскад может иметь задержку распространения от 4 до 50 нс. Следовательно, ИМО, ваша схема резонирует на некоторой «верхней гармонической моде / частоте» кристалла, где эта задержка распространения во временной области ваших двух объединенных ворот соответствует фазовому сдвигу 180 градусов (кристалл добавляет еще 180 *) и переменный ток усиление внутри контура > 1. На самом деле, где усиление si >1 исамая высокая из всех таких гармонических резонансных мод. Я склонен назвать этот стиль колебаний "немного паразитическим" :-)

На самом деле, мое объяснение выше немного неверно. В действительности кристалл (будучи резонансным устройством), вероятно, имеет крутой градиент фазового сдвига вокруг любой из своих резонансных мод (гармонических частот). Так что дело не в том, что "задержка распространения ворот равна 180 градусам". Возможно, почти не так. Он устанавливается на некоторой частоте рядом с определенной резонансной модой, где задержка распространения «добавляет только тот крошечный бит, который необходим для оптимального решения», в сочетании со сдвигом фазы поднимаемого кристалла...

Подумав еще раз, я, вероятно, начинаю понимать, что Кевин может иметь в виду под последовательным резонансом, приблизительно ... возможно, 4-я гармоника указывает на режим, в котором волна в кристалле имеет тенденцию управлять двумя выводами синфазно, в стиле синфазного режима? Против шасси в качестве «опорного центра»? Но у вас нет заземления кристаллического шасси... От этого хода мыслей у меня немного болит голова :-)

Кристалл представляет собой электромеханическое устройство. Для оптимальных условий работы ему требуется нагрузка его выводов на «общую землю» (может быть, идеальный центральный сигнал?), а оптимальная емкость нагрузки указана в паспорте кристалла. Если у вас его нет, он, вероятно, будет таким же для других кристаллов той же частоты и геометрии. Вот где кристалл якобы счастливо резонирует на своей номинальной частоте, если вы управляете им сигналом, сдвинутым по фазе на 180 градусов. Если «емкость нагрузки кристалла» ниже, чем указано в спецификации, обычно кристалл немного отклоняется от центральной частоты (в пределах, скажем, 400 ppm, IME), но, возможно, гораздо более низкая емкостная нагрузка позволит преобладать модам высших гармоник. ..

Весной 2018 года я сделал свой собственный хобби-хак с кристаллом и тоже увидел некоторые гармонические колебания. В моем случае это была 3-я гармоника. И у меня был холодный косяк в схеме, что не помогло отладке ;-) но абстрагируясь от этого бага, мое решение для перевода кристалла в его базовый резонанс было: правильно нагрузить выводы (что я и сделал с самого начала) и обеспечить дополнительный бит LC-фильтрации в контуре обратной связи, чтобы сделать базовую частоту более привлекательной для контура (с точки зрения усиления контура). Мои собственные мотивы, вероятно, отличались от ваших, но я даю ссылку, потому что люди здесь предоставили много полезных комментариев и помощи по теме кристаллов.