Oscilátor 32kHz je často používán jako generátor systémových hodin nebo jako doplňkový zdroj hodinového kmitočtu ve "sleep" stavu v nízkopříkonových obvodech nebo zařízeních. V některých případech se používá oscilátor jako zdroj hodinového kmitočtu přímo, protože mnoho procesorů má s oscilacemi pomocí vestavěného budiče krystalu na takto nízkých kmitočtech problémy. 
Obvyklé zapojení krystalového oscilátoru využívá CMOS invertor (74HC04 nebo 4049) stejnosměrně nastavený jako lineární zesilovač, obvykle rezistorem s vysokým odporem připojeným mezi vstup a výstup.

Zapojení oscilátoru s invertorem ovšem přináší problémy. Proudová spotřeba se v rozsahu 3V až 6V velmi mění a dosáhnout spotřeby proudu pod 250uA je obtížné. Pro široký rozsah napájecích napětí pak může být funkce obvodu nespolehlivá. Vstupní charakteristiky invertorů se navíc velmi různí (zvláště u rozdílných výrobců) a nejsou garantovány.

Na obrázku je zapojení oscilátoru s velmi malou spotřebou, které odstraňuje výše popsané problémy. Proudová spotřeba je pouhých 13uA při 3V. Zapojení obsahuje jednotranzistorový oscilátor a nízkopříkonový komparátor s vnitřní referencí - IC1 - MAX931. Napětí na bázi tranzistoru Q1 je nastaveno na 1,25V rezistory R5 a R4 a referencí z IC1. U_BE je asi 0,7V a napětí na emitoru okolo 0,5V. Volba tranzistoru by vzhledem k frekvenci neměla být kritickou záležitostí, a oscilátor by měl fungovat i s klasickou KC 508 nebo 237. 

Konstantní napětí na R3 určuje klidový proud tranzistoru na 5uA, což zajišťuje napětí na kolektoru asi 1V pod napájecím napětím. Zisk zesilovače (R1/R2) je přibližně 2V/V.

Krystal X1 v kombinaci se zatěžovacími kapacitami C1 a C3 vytvářejí zpětnou vazbu zesilovacího stupně. Oscilace obvodu jsou způsobeny fázovým posuvem (180°) tohoto článku . Kondenzátor C4 přivádí signál na vstup komparátoru nastaveného pomocí R2 na 1,25V. Při napájecím napětí 3V a 32kHz, integrovaný obvod MAX931 spotřebovává pouze 7uA.

Výstup komparátoru může dodávat až 40mA a spotřebovávat 5mA - to je více než dost pro nízkopříkonové aplikace. Nepříliš strmé náběhové a sestupné (500ns resp. 100ns) hrany výstupního signálu mohou u běžných vysokorychlostních logických CMOS obvodů způsobit zvýšení spotřeby. V tomto případě je vhodné, jak je na schématu naznačeno, zařadit na výstup Schmittův klopný obvod (IC2) za cenu jen nepatrného zvýšení spotřeby celého obvodu (viz tabulka). Schmittův kl. obvod se může vynechat, je-li výstup oscilátoru přiveden do vstupu, který s tím počítá a je opatřen schmittovým kl. obvodem např.  krystalový vstupu mikroprocesoru.

Na rozdíl od oscilátorů postavených na bázi invertorů (vyznačujících se problémy při startu, nespolehlivým provozem a řádovým rozdílem ve spotřebě při napájení od 3V do 6V), tento obvod startuje rychle a spolehlivě ve velkém rozsahu napájecích napětí. Hodnoty použitých prvků nejsou kritické a na místě Q1 lze použít jakýkoli tranzistor pro malé signály se zesilovacím činitelem okolo 100 při 5uA - např uvedený KC 237 / 508. Napájecí proud je prakticky lineární v rozsahu nap. napětí od 2,5V do 11V (max. povolené napětí pro MAX931).

  Tabulka 1. Napájecí napětí a spotřeba

 

S využitím materiálů MAXIM Martin Peška

---

---

Katalogové listy ke stažení z HW serveru :  MAX931 - Download