有源晶振是晶振的一種,區(qū)別于無源晶振。有源晶振是不需要DSP的內(nèi)部振蕩器,有4只引腳,是一個(gè)完整的振蕩器,其中除了石英晶體外,還有晶體管和阻容元件,因此體積較大。
有源晶振使用用法和在電路中發(fā)揮的作用
有源晶振通常的用法:一腳懸空,二腳接地,三腳接輸出,四腳接電壓。有源晶振不需要CPU的內(nèi)部振蕩器,信號(hào)質(zhì)量好,比較穩(wěn)定,而且連接方式相對(duì)簡(jiǎn)單(主要是做好電源濾波,通常使用一個(gè)電容和電感構(gòu)成的PI型濾波網(wǎng)絡(luò),輸出端用一個(gè)小阻值的電阻過濾信號(hào)即可),不需要復(fù)雜的配置電路。
有源晶振的缺陷是其信號(hào)電平是固定的,需要選擇好合適輸出電平,靈活性較差,而且價(jià)格高。有源晶振是由石英晶體組成的,石英晶片之所以能當(dāng)為振蕩器使用,是基于它的壓電效應(yīng):在晶片的兩個(gè)極上加一電場(chǎng),會(huì)使晶體產(chǎn)生機(jī)械變形;在石英晶片上加上交變電壓,晶體就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng),同時(shí)機(jī)械變形振動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生交變電場(chǎng),雖然這種交變電場(chǎng)的電壓極其微弱,但其振動(dòng)頻率是十分穩(wěn)定的。當(dāng)外加交變電壓的頻率與晶片的固有頻率(由晶片的尺寸和形狀決定)相等時(shí),機(jī)械振動(dòng)的幅度將急劇增加,這種現(xiàn)象稱為“壓電諧振”。壓電諧振狀態(tài)的建立和維持都必須借助于振蕩器電路才能實(shí)現(xiàn)。
在一個(gè)完整的振蕩器,里面除了石英晶體外,還有晶體管和阻容元件。有源晶振不需要DSP的內(nèi)部振蕩器,信號(hào)質(zhì)量好,比較穩(wěn)定,而且連接方式相對(duì)簡(jiǎn)單(主要是做好電源濾波,通常使用一個(gè)電容和電感構(gòu)成的PI型濾波網(wǎng)絡(luò),輸出端用一個(gè)小阻值的電阻過濾信號(hào)即可),不需要復(fù)雜的配置電路。相對(duì)于無源晶體,有源晶振的缺陷是其信號(hào)電平是固定的,需要選擇好合適輸出電平,靈活性較差,價(jià)格相對(duì)較高。對(duì)于時(shí)序要求敏感的應(yīng)用,還是有源的晶振好,因?yàn)榭梢赃x用比較精密的晶振,甚至是高檔的溫度補(bǔ)償晶振。有些DSP內(nèi)部沒有起振電路,只能使用有源的晶振,如TI的6000系列等。有源晶振相比于無源晶體通常體積較大,但現(xiàn)在許多有源晶振是表貼的,體積和晶體相當(dāng),有的甚至比許多晶體還要小。進(jìn)口晶體振蕩器型號(hào)縱多,而且每一種型號(hào)的引腳定義都有所不同,接發(fā)也不同,下面我介紹一下有源晶振引腳識(shí)別,以方便大家有個(gè)點(diǎn)標(biāo)記的為1腳,按逆時(shí)針(管腳向下)分別為2、3、4。
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。無源晶振與有源晶振的英文名稱不同,無源晶振為crystal(晶體),而有源晶振則叫做oscillator(振蕩器)。無源晶振是有2個(gè)引腳的無極性元件,需要借助于時(shí)鐘電路才能產(chǎn)生振蕩信號(hào),自身無法振蕩起來,所以“無源晶振”這個(gè)說法并不準(zhǔn)確;有源晶振有4只引腳,是一個(gè)完整的振蕩器,其中除了石英晶體外,還有晶體管和阻容元件,因此體積較大。本文重點(diǎn)介紹電子線路的“大動(dòng)脈”-有源晶振。
1、分布介紹
1、正方的,使用DIP-8封裝,打點(diǎn)的是1腳。
1-NC;4-GND;5-Output;8-VCC
2、長(zhǎng)方的,使用DIP-14封裝,打點(diǎn)的是1腳。
1-NC;7-GND;8-Output;14-VCC
2、實(shí)際數(shù)據(jù)
測(cè)試樣品為TOYOCOM的711SC1.000M的輸出頻率,1腳懸空,2腳接地,3腳輸出,4叫接+5V;1.4V就開始起振,峰值電壓1.64V,但是工作頻率會(huì)有一定的偏差;3V時(shí)峰值電壓3.24V,工作頻率1.000M,輸出頻率準(zhǔn)確;5V時(shí)峰值電壓為5.6V,工作頻率1.000M,輸出頻率準(zhǔn)確。
可見,有源晶振在電路中發(fā)揮著舉足輕重的作用。相對(duì)于無源晶體,有源晶振的信號(hào)電平是固定的,需要選擇好合適輸出電平。而對(duì)于時(shí)序要求敏感的應(yīng)用,個(gè)人認(rèn)為還是有源的晶振好,因?yàn)榭梢赃x用比較精密的晶振,甚至是高檔的溫補(bǔ)晶振。總之選擇合適的晶振還要根據(jù)電路的需要。
有源晶振的主要參數(shù)
⒈ 總頻差:在規(guī)定的時(shí)間內(nèi),由于規(guī)定的工作和非工作參數(shù)全部組合而引起的晶體振蕩器頻率與給定標(biāo)稱頻率的最大偏差。
⒉ 頻率溫度穩(wěn)定度:在標(biāo)稱電源和負(fù)載下,工作在規(guī)定溫度范圍內(nèi)的不帶隱含基準(zhǔn)溫度或帶隱含基準(zhǔn)溫度的最大允許頻偏。
⒊ 開機(jī)特性(頻率穩(wěn)定預(yù)熱時(shí)間):指開機(jī)后一段時(shí)間(如 5 分鐘)的頻率到開機(jī)后另一段時(shí)間(如1小時(shí))的頻率的變化率,表示了晶振達(dá)到穩(wěn)定的速度。
⒋ 頻率老化率:在恒定的環(huán)境條件下測(cè)量振蕩器頻率時(shí),振蕩器頻率和時(shí)間之間的關(guān)系。這種長(zhǎng)期頻率漂移是由晶體元件和振蕩器元件的緩慢變化造成的。因此,其頻率偏移的速率叫老化率,可用規(guī)定時(shí)限后的最大變化率(如±10ppb/天,加電72小時(shí)后),或規(guī)定的時(shí)限內(nèi)最大的總頻率變化(如:± 1ppm/(第 一年)和±5ppm/(十年))來表示。
⒌ 短穩(wěn):短期穩(wěn)定度。
⒍ 頻率壓控范圍:將頻率控制電壓從基準(zhǔn)電壓調(diào)到規(guī)定的終點(diǎn)電壓,晶體振蕩器頻率的最小峰值改變量
⒎ 率壓控線性:與理想(直線)函數(shù)相比的輸出頻率-輸入控制電壓傳輸特性的一種量度,它以百分?jǐn)?shù)表示整個(gè)范圍頻偏的可容許非線性度。
⒏ 單邊帶相位噪聲£(f):偏離載波 f 處,一個(gè)相位調(diào)制邊帶的功率密度與載波功率之比。