大多數(shù)內(nèi)置晶體振蕩器電路的 IC 都使用 Gated Pierce 設(shè)計(jì),其中振蕩器圍繞單個(gè) CMOS 反相門構(gòu)建。對(duì)于振蕩器應(yīng)用,這通常是一個(gè)單反相級(jí),包括一個(gè) P 通道和一個(gè) N 通道增強(qiáng)模式 MOSFET,在數(shù)字世界中通常稱為無緩沖逆變器(見圖 1)。可以使用緩沖逆變器(通常由三個(gè)串聯(lián)的 P-N MOSFET 對(duì)組成),但相關(guān)的數(shù)千個(gè)增益將導(dǎo)致成品振蕩器可能不太穩(wěn)定。
圖 2 顯示了一個(gè)實(shí)用的振蕩器電路,包括 Un-Buffered 逆變器、兩個(gè)電容器、兩個(gè)電阻器和石英晶體。要了解該振蕩器的工作原理,必須將 CMOS 反相門視為具有增益、相位和傳播延遲約束的線性放大器,而不是工作在 1 和 0 的邏輯器件。
圖 3 顯示了無緩沖 HCMOS 逆變器 74HCU04 的直流傳輸特性(Vin 與 Vout)和直流偏置點(diǎn)線。在 3.3V 和 1MΩ 的 Rf 下,逆變器的輸入和輸出電壓將為 ~1.65V。現(xiàn)在說這個(gè)逆變器在其線性區(qū)域是偏置的。輸入電壓的微小變化將被增益放大,并表現(xiàn)為輸出電壓的較大變化。
圖 4 顯示了相同 74HCU04 的一組典型的開環(huán)增益曲線。在 3.3V 時(shí),逆變器在直流至 2MHz 范圍內(nèi)的增益為 20 (26 dBV),3dB 滾降頻率為 8.5MHz,并且增益似乎仍然超過 100MHz。
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