一、晶振的概念
晶體振蕩器是指從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片(簡稱為晶片),石英晶體諧振器,簡稱為石英晶體或晶體、晶振[,而在封裝內部添加IC組成振蕩電路的晶體元件稱為晶體振蕩器。其產品一般用金屬外殼封裝,也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的。
二、晶振的分類及用途
電子線路中的晶體振蕩器也分為無源晶振和有源晶振兩種類型。
無源晶振需要用CPU內的振蕩器。無源晶振只有兩個引腳,無源晶振沒有電源電壓,其信號電平是根據起振電路來決定的,是可變的,同樣的晶振可以適用于多種電壓,可適應于不同電壓要求的CPU。通常,無源晶振的價格比較較低,在民用的產品當中為了降低成本大部分都是應用無源晶振。
無源晶體相對于晶振而言其缺陷是信號質量較差,通常需要精確匹配外圍電路(用于信號匹配的電容、電感、電阻等),更換不同頻率的晶體時周邊配置電路需要做相應的調整。建議采用精度較高的石英晶體,盡可能不要采用精度低的陶瓷晶體。
有源晶振是一個完整的振蕩器,里面有石英晶體、晶體管和阻容元件。有源晶振的封裝如下圖所示,有4個引腳。分別為VCC(電源)、GND(地)、OUT(時鐘信號輸出)、NC(空腳)。。
有源晶振不需要CPU的內部振蕩器,信號穩定,質量較好,而且連接方式比較簡單(主要是做好電源濾波,通常使用一個電容和電感構成的PI型濾波網絡,輸出端用一個小阻值的電阻過濾信號即可),不需要復雜的配置電路。
相對于無源晶體,有源晶振的缺陷是其信號電平是固定的,需要選擇好合適輸出電平,靈活性較差,價格相對較高。對于時序要求敏感的應用,還是有源的晶振好,因此可以選用比較精密的晶振,甚至是高檔的溫度補償晶振。有些CPU內部沒有起振電路,只能使用有源的晶振。有源晶振相比于無源晶體通常體積較大,許多有源晶振是表貼的,體積和晶體相當,有的甚至比許多晶體還要小。
三、晶振的作用:
晶振自身產生時鐘信號,為各種微處理芯片作時鐘參考,晶振相當于這些微處理芯片的心臟,沒有晶振,這些微處理芯片將無法工作。主要運用于單片機、DSP、ARM、PowerPC、CPLD/FPGA等CPU,以及PCI接口電路、CAN接口電路等通訊接口電路。其他應用:時鐘脈沖用石英晶體諧振器,與其它元件配合產生標準脈沖信號,廣泛用于數字電路中;CTVVTR用石英晶體諧振器;鐘表用石英晶體振蕩器。
四、芯片的選用:
最常考慮的就是晶振的時鐘頻率。8MHZ、32.768KHZ等,當然還要考慮芯片的等級,是商業級、工業級還是軍工級。等級越高芯片的可靠性越高,性能越穩定。還有供電電壓范圍、正常工作溫度范圍等。
審核編輯:湯梓紅
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