晶振(crystaloscillator)
晶體振蕩器是指將薄片(簡稱為晶片)從某一方位按方位切割出來,石英晶體諧振器,簡稱“應(yīng)時(shí)晶體或晶體及晶體振蕩”,在包裝中加入集成電路以形成振蕩電路的晶體元件稱為晶體振蕩器。它的產(chǎn)品般包裝在金屬外殼中,也包裝在玻璃外殼、陶瓷或塑料中。 晶振是電子電路中最常用的電子元件之一,被稱為電子設(shè)備的心臟。晶體振蕩器是電子產(chǎn)品中最常用的部件,從移動(dòng)電話、計(jì)算機(jī)到導(dǎo)彈和衛(wèi)星都需要。作為(準(zhǔn))印刷電路板設(shè)計(jì)工程師,我們必須掌握晶體振蕩的知識(shí)。
晶振分類
電子線路中的晶體振蕩器分為無源晶振器和有源晶振器。無源晶振器不同于有源晶振器的英文名稱。無源晶體振蕩器是crystal(晶體),而有源晶體振蕩器是oscillator(振蕩器)。
無源晶振:無源晶體振動(dòng)是有兩個(gè)引腳的無極性元件,產(chǎn)生振動(dòng)信號需要鐘表電路,本身不能振動(dòng),因此無源晶體振動(dòng)的說法不正確。無源晶振信號質(zhì)量差,通常需要準(zhǔn)確匹配外圍電路(用于信號匹配的電容器、電感器、電阻等)。)換不同頻率的晶體時(shí),周圍的配置電路也需要相應(yīng)調(diào)整。一般建議使用精度高的應(yīng)時(shí)晶體,盡量不要使用精度低的陶瓷晶體。
有源晶振:有源晶體振動(dòng)有4個(gè)引腳,是一個(gè)完整的振蕩器,除了應(yīng)時(shí)晶體,還有晶體管和阻力元件,所以體積很大。有源晶體振動(dòng)的包裝有四個(gè)引腳,分別是VCC(電壓)、GND(地面)、OUT(時(shí)鐘信號輸出)和NC(空腳)。有源晶振不需要CPU的內(nèi)部振動(dòng)器,信號穩(wěn)定,質(zhì)量好,連接方式簡單(主要是電源過濾器,通常由電容器和電感構(gòu)成過濾網(wǎng)絡(luò),輸出端由小電阻值的電阻過濾信號即可),不需要復(fù)雜的配置電路。
晶振作用:
晶振器是鐘表電路中最重要的部件,其主要作用是為顯卡、網(wǎng)卡、主板等配件的各個(gè)部分提供基準(zhǔn)頻率,它就像一個(gè)標(biāo)尺,工作頻率不穩(wěn)定會(huì)導(dǎo)致相關(guān)設(shè)備工作頻率不穩(wěn)定,自然容易出現(xiàn)問題。一般情況下,一般晶體振蕩器的絕對精度可達(dá)百萬分之五十,高精度更高。另一個(gè)功能是為系統(tǒng)提供基本的鐘表信號。一般情況下,一個(gè)系統(tǒng)共享一個(gè)晶體振動(dòng),便于各部分同步。一些通信系統(tǒng)的基頻和射頻采用不同的晶體振動(dòng),通過電子調(diào)節(jié)頻率保持同步。
晶振電路PCB設(shè)計(jì):
1.選擇合適的位置:晶體振蕩器內(nèi)部是應(yīng)時(shí)晶體。如果不小心掉落或受到未知沖擊,應(yīng)時(shí)晶體很容易斷裂和損壞。因此,晶體振蕩器的放置遠(yuǎn)離板邊,接近MCU的位置布局。
2.接近兩個(gè):耦合電容器應(yīng)盡可能接近晶體振動(dòng)的電源管腳。如果有多個(gè)耦合電容器,根據(jù)電源流入方向,依次放置容量值從大到小;晶體振動(dòng)應(yīng)盡可能接近MCU。
3.線路短:所有連接晶體振動(dòng)輸入/輸出端的導(dǎo)線盡可能短,以減少噪聲干擾和分布電容對晶體振動(dòng)的影響。
4.高度獨(dú)立:盡量保證晶振周圍沒有其它部件。防止設(shè)備相互干擾,影響鐘表和其它信號的質(zhì)量。晶體振蕩周圍1mm禁布裝置,0.5mm禁布過孔走線,所有晶體振蕩下不打過孔(包括地過孔)。
5.殼體應(yīng)接地:晶振殼體應(yīng)接地,除防止晶振向外輻射外,還可屏蔽外界干擾。
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