单片机晶振的两个电容的作用
单片机晶振的两个电容的作用
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?这两个电容叫晶振的负载电容，分别接在晶振的两个脚上和对地的电容，一般在几十皮发。它会影响到晶振的谐振频率和输出幅度，一般订购晶振时候供货方会问你负载电容是多少。
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?晶振的负载电容=[(Cd*Cg)/(Cd+Cg)]+Cic+△C式中Cd,Cg为分别接在晶振的两个脚上和对地的电容,Cic（集成电路内部电容）+△C（PCB上电容）经验值为3至5pf。
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?各种逻辑芯片的晶振引脚可以等效为电容三点式振荡器。晶振引脚的内部通常是一个反相器, 或者是奇数个反相器串联。在晶振输出引脚XO 和晶振输入引脚XI 之间用一个电阻连接, 对于CMOS 芯片通常是数M 到数十M 欧之间. 很多芯片的引脚内部已经包含了这个电阻, 引脚外部就不用接了。这个电阻是为了使反相器在振荡初始时处与线性状态, 反相器就如同一个有很大增益的放大器, 以便于起振. 石英晶体也连接在晶振引脚的输入和输出之间, 等效为一个并联谐振回路, 振荡频率应该是石英晶体的并联谐振频率. 晶体旁边的两个电容接地, 实际上就是电容三点式电路的分压电容, 接地点就是分压点. 以接地点即分压点为参考点, 振荡引脚的输入和输出是反相的, 但从并联谐振回路即石英晶体两端来看, 形成一个正反馈以保证电路持续振荡. 在芯片设计时, 这两个电容就已经形成了, 一般是两个的容量相等, 容量大小依工艺和版图而不同, 但终归是比较小, 不一定适合很宽的频率范围.
电容电感在射频电路的作用
EMI/EMC设计经验总结 电容 一、电容的应用： （一）电容在电源上的主要用途：去耦、旁路和储能。 （二）电容的使用可以解决很多EMC问题。 二、电容分类： （一）按材质分类： 1、铝质电解电容： 通常是在绝缘薄层之间以螺旋状绕缠金属箔而制成，这样可以在电位体积内得到较大的电容值，但也使得该部分的内部感抗增加。 2、钽电容： 由一块带直板和引脚连接点的绝缘体制成，其内部感抗低于铝电解电容。 3、陶瓷电容： 结构是在陶瓷绝缘体中包含多个平行的金属片。其主要寄生为片结构的感抗，并且低于MHz的区域造成阻抗。 应用描述： 铝质电解电容和钽电解电容适用于低频终端，主要是存储器和低频滤波器领域。 在中频范围内（从KHz到MHz），陶质电容比较适合,常用于去耦电路和高频滤波.特殊的低损耗陶质电容和云母电容适合月甚高频应用和微波电路。 为了得到最好的EMC特性，电容具有低的ESR（等效串联电阻）值是很重要的，因为它会对信号造成大的衰减，特别是在应用频率接近电容谐振频率场合。 （二）按作用分类： 1、旁路电容: 电源的第一道抗噪防线是旁路电容。主要是通过产生AC旁路，消除不想要的RF能量，避免干扰敏感电路。 通过储存电荷抑制电压降并在有电压尖峰产生时放电，旁路电容消除了电源电压的波动。旁路电容为电源建立了一个对地低阻抗通道，在很宽频率范围内都可具有上述抗噪功能。 要选择最合适的旁路电容，我们要先回答四个问题： （1）需要多大容值的旁路电容 （2）如何放置旁路电容以使其产生最大功效 （3）要使我们所设计的电路/系统要工作在最佳状态，应选择何种类型的旁路电容？ （4）隐含的第四个问题----所用旁路电容采用什么样的封装最合适？（这取决于电容大小、电路板空间以及所选电容的类型。）其中第二个问题最容易回答，旁边电容应尽可能靠近每个芯片电源引脚来放置。距离电源引脚越远就等同于增加串联电感，这样会降低旁路电容的自谐振频率（使有效带宽降低）。 通常旁路电容的值都是依惯例或典型值来选取的。例如，常用的容值是1μF和0.1μF。简单的说，将大电容作为低频和大电流电路的旁路，而小电容作为高频旁路。 旁路电容主要功能是产生一个交流分路，从而消去进入易感区的那些不需要的能量。旁路电容一般作为高频旁路电容来减小对电源模块的瞬态电流需求。通常铝电解电容和胆电容比较适合作旁路电容，其电容值取决于PCB板上的瞬态电流需求，一般在10至470μF范围内。若PCB板上有许多集成电路、高速开关电路和具有长引线的电源，则应选择大容量的电容。 2、去耦电容： 去耦电容主要是去除高频如RF信号的干扰，干扰的进入方式是通过电磁辐射。而实际上，芯片附近的电容还有蓄能的作用，这是第二位的。主要是为器件提供信号状态在高速切换时所需要的瞬间电流，避免射频能量进入配电网络，为器件提供局部化的直流电压源。去耦电容一般都采用高速电容。 高频器件在工作的时候，其电流是不连续的，而且频率很高，而器件VCC到总电源有一段距离，即便距离不长，在频率很高的情况下，阻抗Z＝i*wL+R，线路的电感影响也会非常大，会导致器件在需要电流的时候，不能被及时供给。而去耦电容可以
晶振在单片机中的作用
晶振在单片机中的作用 简单地说，没有晶振，就没有时钟周期，没有时钟周期，就无法执行程序代码，单片机就无法工作。 单片机工作时，是一条一条地从RoM中取指令，然后一步一步地执行。单片机访问一次存储器的时间，称之为一个机器周期，这是一个时间基准。—个机器周期包括12个时钟周期。如果一个单片机选择了12MHz晶振，它的时钟周期是1/12us，它的一个机器周期是 12×(1/12)us，也就是1us。 MCS—51单片机的所有指令中，有一些完成得比较快，只要一个机器周期就行了，有一些完成得比较馒，得要2个机器周期，还有两条指令要4个机器周期才行。为了衡量指令执行时间的长短，又引入一个新的概念：指令周期。所谓指令周期就是指执行一条指令的时间。例如，当需要计算DJNZ指令完成所需要的时间时，首先必须要知道晶振的频率，设所用晶振为12MHz，则一个机器周期就是1us。而DJNZ指令是双周期指令，所以执行一次要2us。如果该指令需要机器周期不仅对于指令执行有着重要的意义，而且机器周期也是单片机定时器和计数器的时间基准。例如一个单片机选择了12MHz晶振，那么当定时器的数值加1时，实际经过的时间就是1us，这就是单片机的定时原理。
每个单片机系统里都有晶振，全程是叫晶体震荡器，在单片机系统里晶振的作用非常大，他结合单片机内部的电路，产生单片机所必须的时钟频率，单片机的一切指令的执行都是建立在这个基础上的，晶振的提供的时钟频率越高，那单片机的运行速度也就越快。 晶振用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作，以提供稳定，精确的单频振荡。在通常工作条件下，普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十。高级的精度更高。有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率，称为压控振荡器（VCO）。 晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。 晶振通常与锁相环电路配合使用，以提供系统所需的时钟频率。如果不同子系统需要不同频率的时钟信号，可以用与同一个晶振相连的不同锁相环来提供。 晶振一般采用如图1a的电容三端式(考毕兹) 交流等效振荡电路；实际的晶振交流等效电路如图1b，其中Cv是用来调节振荡频率，一般用变容二极管加上不同的反偏电压来实现，这也是压控作用的机理；把晶体的等效电路代替晶体后如图1c。其中Co，C1，L1，RR是晶体的等效电路。
电感和电容在无功功率中的作用介绍
电力系统电压与无功补偿 现代生产和现代生活离不开电力。电力部门不仅要满足用户对电力数量不断增长的需要，而且也要满足对电能质量上的要求。所谓电能质量，主要是指所提供电能的电压、频率和波形是否合格，在合格的电能下工作，用电设备性能最好、效率最高，电压质量是电能质量的一个重要方面，同时，电压质量的高低对电网稳定、经济运行也起着至关重要的作用。信息请登陆:输配电设备网 1. 电压与无功补偿 电压顾名思义就是电(力)的压力。在电压的作用下电能从电源端传输到用户端，驱动用电设备工作。 交流电力系统需要电源供给两部分能量，一部分将用于作功而被消耗掉，这部分电能将转换为机械能、光能、热能或化学能，我们称为“有功功率”。另一部分能量是用来建立磁场，用于交换能量使用的，对于外部电路它并没有作功，由电能转换为磁能，再由磁能转换为电能，周而复始，并没有消耗，这部分能量我们称为“无功功率”，无功是相对于有功而言，不能说无功是无用之功，没有这部分功率，就不能建立感应磁场，电动机、变压器等设备就不能运转。在电力系统中，除了负荷无功功率外，变压器和线路的电抗上也需要大量无功功率。 国际电工委员会给出的无功功率的定义是：电压与无功电流的乘积为无功功率。其物理意义是：电路中电感元件与电容元件活动所需要的功率交换称为无功功率。信息来 自:https://www.360docs.net/doc/5912086665.html, 电容和电感并联接在同一电路时，当电感吸收能量时，正好电容释放能量;电感放出能量时，电容正好吸收能量。能量就在它们中间互相交换。即电感性负荷所需的无功功率，可以由电容器的无功输出得到补偿，因此我们把具有电容性的装置称为“无功补偿装置”。 电力系统常用的无功补偿装置主要是电力电容器和同步调相机。信息来 源:https://www.360docs.net/doc/5912086665.html, 若电力负荷的视在功率为S，有功功率为P，无功功率为Q，有功功率、无功功率和视在功率之间的关系可以用一个直角三角形来表示，以有功功率和无功功率各为直角边，以视在功率为斜边构成直角三角形，有功功率与视在功率的夹角称为功率因数角。有功功率与视在功率的比值，我们称为功率因数，用cosf表示，cosf = P/S。它表明了电力负荷的性质。 P = UIcosf Q = UIsinf
50个单片机晶振问题及解决方法小结
1、单片机晶振不起振原因分析 遇到单片机晶振不起振是常见现象，那么引起晶振不起振的原因有哪些呢？ (1) PCB板布线错误； (2) 单片机质量有问题； (3) 晶振质量有问题； (4) 负载电容或匹配电容与晶振不匹配或者电容质量有问题； (5) PCB板受潮，导致阻抗失配而不能起振； (6) 晶振电路的走线过长； (7) 晶振两脚之间有走线； (8) 外围电路的影响。 解决方案，建议按如下方法逐个排除故障： (1) 排除电路错误的可能性，因此你可以用相应型号单片机的推荐电路进行比较。 (2) 排除外围元件不良的可能性，因为外围零件无非为电阻，电容，你很容易鉴别是否为良品。 (3) 排除晶振为停振品的可能性，因为你不会只试了一二个晶振。 (4) 试着改换晶体两端的电容，也许晶振就能起振了，电容的大小请参考晶振的使用说明。 (5) 在PCB布线时晶振电路的走线应尽量短且尽可能靠近IC，杜绝在晶振两脚间走线。 2、单片机晶振电路中两个微调电容不对称会怎样？相差多少会使频率怎样变化？我在检测无线鼠标的接受模块时，发现其频率总是慢慢变化（就是一直不松探头的手,发现频率慢慢变小）晶振是新的！ 答：电容不对称也不会引起频率的漂移,你说的频率漂移可能是因为晶振的电容的容量很不稳定引起的,你可以换了试,换两电容不难,要不就是你的晶振的稳定性太差了,或者你测量的方法有问题. 3、51单片机时钟电路用12MHZ的晶振时那电容的值是怎样得出来的？拿内部时钟电路来说明吧！ 答：其实这两个电容没人能够解释清楚到底怎么选值，因为22pF实在是太小了。 这个要说只能说和内部的振荡电路自身特性有关系，搭配使用，用来校正波形，没有人去深究它到底为什么就是这么大的值。 4、晶振为何被要求紧挨着IC，单片机晶振不起振？ 答：原因如下： 晶振是通过电激励来产生固定频率的机械振动，而振动又会产生电流反馈给电路，电路接到反馈后进行信号放大，再次用放大的电信号来激励晶振机械振动，晶振再将振动产生的电流反馈给电路，如此这般。当电路中的激励电信号和晶振的标称频率相同时，电路就能输出信号强大，频率稳定的正弦波。整形电路再将正弦波变成方波送到数字电路中供其使用。 问题在于晶振的输出能力有限，它仅仅输出以毫瓦为单位的电能量。在IC（集成电路）内部，通过放大器将这个信号放大几百倍甚至上千倍才能正常使用。 晶振和IC 间一般是通过铜走线相连的，这根走线可以看成一段导线或数段导线，导线在切割磁力线的时候会产生电流，导线越长，产生的电流越强。 现实中，磁力线不常见，电磁波却到处都是，例如：无线广播发射、电视塔发射、手机通讯等等。晶振和IC之间的连线就变成了接收天线，它越长，接收的信号就越强，产生的电能量就越强，直到接收到的电信号强度超过或接近晶振产生的信号强度时，IC内的放大电路输出的将不再是固定频率的方波了，而是乱七八糟的信号，导致数字电路无法同步工作而出错。
单片机晶振旁边电容的作用及振荡电路的分析
我想很多的单片机爱好者对晶振两边要接22或者30pF的电容不理解，因为电容有些时候是可以不要的。 其实单片机和其他一些IC的振荡电路的真名叫“三点式电容振荡电路”，如下图 Y1是晶体，相当于三点式里面的电感，C1和C2就是电容，5404非门和R1实现一个NPN 的三极管，接下来分析一下这个电路。 5404必需要一个电阻，不然它处于饱和截止区，而不是放大区，R1相当于三极管的偏置作用，让5404处于放大区域，那么5404就是一个反相器，这个就实现了NPN三极管的作用，NPN三极管在共发射极接法时也是一个反相器。 大家知道一个正弦振荡电路要振荡的条件是，系统放大倍数大于1，这个容易实现，相位满足360度，与晶振振荡频率相同的很小的振荡就被放大了。接下来主要讲解这个相位问题： 5404因为是反相器，也就是说实现了180°移相，那么就需要C1，C2和Y1实现180°移相就可以，恰好，当C1，C2，Y1形成谐振时，能够实现180移相，这个大家可以解方程等，把Y1当作一个电感来做。也可以用电容电感的特性，比如电容电压落后电流90°，电感电压超前电流90°来分析，都是可以的。当C1增大时,C2端的振幅增强，当C2降低时，振幅也增强。有些时候C1，C2不焊也能起振，这个不是说没有C1，C2，而是因为芯片引脚的分布电容引起的，因为本来这个C1，C2就不需要很大，所以这一点很重要。接下来分析这两个电容对振荡稳定性的影响。 因为5404的电压反馈是靠C2的，假设C2过大，反馈电压过低，这个也是不稳定，假设C2过小，反馈电压过高，储存能量过少，容易受外界干扰，也会辐射影响外界。C1的作用对C2恰好相反。因为我们布板的时候，假设双面板，比较厚的，那么分布电容的影响不是很大，假设在高密度多层板时，就需要考虑分布电容。 有些用于工控的项目，建议不要用无源晶振的方法来起振，而是直接接有源晶振。也是主要由于无源晶振需要起振的原因，而工控项目要求稳定性要好，所以会直接用有源晶振。在有频率越高的频率的晶振，稳定度不高，所以在速度要求不高的情况下会使用频率较低的晶振。
电容、电阻、电感作用及滤波电路的简单分析
（一）电容： 1.一般是过滤作用，比如比如电解电容可以过滤低频，陶瓷电容可过滤高频。,原理就是电容的通交隔直特性，电容对交流信号通路，信号频率越高，阻抗越小，电容容量越大，阻抗越小，而对直流信号断路。比如直流电源正负极接一个电容，对交流信号来说相当于短路，于是波动信号就会通过这个电容而消耗掉，于是电压就更稳定，同理，如果在数字地接一电容，那么波动信号就会通过它与地短接，流入地端，而不流入下一级电路。 2.由于正常情况下，并联补偿电容是带电的，并用来补偿线路中的无功功率，提高功率因数，减少电的浪费。当设备或者线路需要维修时，虽然电线或者设备已经断电了，但是这时候的补偿电容由于是两端还有一定的电压，如果这时候人一旦碰到电容或者和电容相连的线路时，人就会有触电危险。但是如果我们在断电后，利用接地线把存储在补偿电容两端的电经过地线直接引入大地，这样使得电容不带电，从而保证维修人员的安全。 3.电容会充电放电的，接地也可以是放电过程，使电容器保持在一端了零电位。从而使电容容量达到最优。 4.耦合电容，又称电场耦合或静电耦合。耦合电容器是使得强电和弱电两个系统通过电容器耦合并隔离，提供高频信号通路，阻止工频电流进入弱电系统，保证人身安全。 电容耦合的作用是将交流信号从前一级传到下一级。耦合的方法还有直接耦合和变压器耦合的方法。直接耦合效率最高，信号又不失真，但是，前后两级工作点的调整比较复杂，相互牵连。为了使后一级的工作点不受前一级的影响，就需要在直流方面把前一级和后一级分开，同时，又能使交流信号从前一级顺利的传递到后一级，同时能完成这一任务的方法就是采用电容传输或者变压器传输来实现。他们都能传递交流信号和隔断直流，使前后级的工作点互不牵连。但不同的是，用电容传输时，信号的相位要延迟一些，用变压器传输时，信号的高频成分要损失一些。一般情况下，小信号传输时，常用电容作为耦合元件，大信号或者强信号传输时，常用变压器作为耦合元件。 5.电容能抑制器件两端电压变化率，起缓冲作用。同理电感抑制器件两端电流变化率，如整流电路中电感使导通角增大，续流二极管使输出电压平均值增大。 （二）电阻： 上拉电阻、下拉电阻的作用 所谓上，就是指高电平；所谓下，是指低电平。上拉，就是通过一个电阻将信号接电源，一般用于时钟信号数据信号等。下拉，就是通过一个电阻将信号接地，一般用于保护信号。这是根据电路需要设计的，主要目的是为了防止干扰，增加电路的稳定性。一般就是刚上电的时候，端口电压不稳定，为了让他稳定为高或低，就会用到上拉或下拉电阻。有些芯片内部集成了上拉电阻，所以外部就不用上拉电阻了。但是有一些开漏的，外部必须加上拉电阻。假如没有上拉，时钟和数据信号容易出错，毕竟，CPU的功率有限，带很多BUS线的时候，提供高电平信号有些吃力。而一旦这些信号被负载或者干扰拉下到某个电压下，CPU无法正确地接收信息和发出指令，只能不断地复位重启。 假如没有下拉，保护电路极易受到外界干扰，使CPU误以为被保护对象出问题而采取保护动作，导致误保护。 1.TTL驱动CMOS时,如果TTL输出最低高电平低于CMOS最低高电平时,提高输出高电平 2 .OC门必须加上拉,提高电平值
单片机晶振的必要性_单片机晶振的作用_单片机晶振电路原理(51单片机)
单片机晶振的必要性_单片机晶振的作用_单片机晶振电路原理（51单片机）什么是晶振晶振一般叫做晶体谐振器，是一种机电器件，是用电损耗很小的石英晶体经精密切割磨削并镀上电极焊上引线做成。 对于单片机来说晶振是很重要的，可以说是没有晶振就没有时钟周期，没有时钟周期就无法执行程序代码，那样的话单片机就无法工作。接下来跟随小编详细的了解一下单片机晶振的电路原理及作用。 单片机晶振的必要性单片机工作时，是一条一条地从ROM中取指令，然后一步一步地执行。单片机访问一次存储器的时间，称之为一个机器周期，这是一个时间基准。一个机器周期包括12个时钟周期。如果一个单片机选择了12MHZ晶振，它的时钟周期是1/12us，它的一个机器周期是12x（1/12）us，也就是1US。 MCS-51单片机的所有指令中，有一些完成得比较快，只要一个机器周期就行了，有一些完成得比较馒，得要2个机器周期，还有两条指令要4个机器周期才行。为了衡量指令执行时间的长短，又引|入一个新的概念：指令周期。所谓指令周期就是指执行条指令的时间。例如，当需要计算DJNZ指令完成所需要的时间时，首先必须要知道晶振的频率，设所用晶振为12MHZ，则一个机器周期就是1US。而DJNZ指令是双周期指令，所以执行一次要2US。如果该指令需要执行500次，正好1000us，也就是1ms。 机器周期不仅对于指令执打有着重要的意义，而且机器周期也是单片机定时器和计数器的时间基准。例如一个单片机选择了12MHZ晶振，那么当定时器的数值加1时，实际经过的时间就是1us，这就是单片机的定时原理。 单片机晶振电路原理（51单片机）XTAL1和XTAL2指的是8051系单片机上常见的用于接“晶振”（晶体谐振器-Crystal Resonator”）的两个引脚。从原理上来说，这两个引脚和MCU内部一个反相器相连接。这个反相器与外部的“晶振”组成一个构成一个皮尔斯振荡器（Pierce oscillator）。因为这个振荡器集成在器件内部的组件实在是不能更简单啦，就
电感电容电阻滤波电路
电感电容电阻滤波电路 在电路中，当电流流过导体时，会产生电磁场，电磁场的大小除以电流的大小就是电感，电感的定义是L=phi/i, 单位是韦伯。 电感只能对非稳恒电流起作用，它的特点两端电压正比于通过他的电流的瞬时变化率（导数），比例系数就是它的“自感” 。 电感起作用的原因是它在通过非稳恒电流时产生变化的磁场，而这个磁场又会反过来影响电流，所以，这么说来，任何一个导体，只要它通过非稳恒电流，就会产生变化的磁场，就会反过来影响电流，所以任何导体都会有自感现象产生。 电阻-电容组合起低通滤波作用，这时输入端是两个元件两端，输出端是电容两端，对于后级电路来说，低、高频信号可以过去，但高频信号被电容短路了。（电容通高频信号，阻低频信号，通交流信号，阻直流信号，对于高频信号，电容现在相当与一根导线，所以将高频信号短路了） 对于电容-电阻组合则起高通滤波作用，这时输入端是两个元件两端，输出端是电阻两端，对于后级电路来说，低频信号由于电容存在，过不去，到不了后级电路（电容通高频信号，阻低频信号，通交流信号，阻直流信号），而高频信号却可以通过，所以为高通滤波。 如上图所示为10MHz低通滤波电路。该电路利用带宽高达100MHz的高速电流反馈运算放大器OPA603组成二阶巴特沃斯低通滤波器。转折频率为f0=1/2πRC，按图中所示参数，f0=10MHz，电路增益为1.6。 如上图所示为有源高通滤波电路。该电路的截止频率fc=100Hz。电路中，R1与R2之比和C1与C2之比可以是各种值。该电路采用R1=R2和C1=2C2。采用C1=C2和R1=2R2也可以。
滤波电路分类详解 整流电路的输出电压不是纯粹的直流，从示波器观察整流电路的输出，与直流相差很大，波形中含有较大的脉动成分，称为纹波。为获得比较理想的直流电压，需要利用具有储能作用的电抗性元件（如电容、电感）组成的滤波电路来滤除整流电路输出电压中的脉动成分以获得直流电压。 常用的滤波电路有无源滤波和有源滤波两大类。无源滤波的主要形式有电容滤波、电感滤波和复式滤波(包括倒L型、LC滤波、LCπ型滤波和RCπ型滤波等)。有源滤波的主要形式是有源RC滤波，也被称作电子滤波器。直流电中的脉动成分的大小用脉动系数来表示，此值越大，则滤波器的滤波效果越差。 脉动系数(S)=输出电压交流分量的基波最大值／输出电压的直流分量。 半波整流输出电压的脉动系数为S=1．57，全波整流和桥式整流的输出电压的脉动系数S≈O．67。对于全波和桥式整流电路采用C型滤波电路后，其脉动系数S=1／(4(RLC／T-1)。(T为整流输出的直流脉动电压的周期。) 电阻滤波电路 RC-π型滤波电路，实质上是在电容滤波的基础上再加一级RC滤波电路组成的。如图1(B)RC滤波电路。若用S表示C1两端电压的脉动系数，则输出电压两端的脉动系数 S=(1/ωC2R)S。 由分析可知，电阻R的作用是将残余的纹波电压降落在电阻两端，最后由C2再旁路掉。在ω值一定的情况下，R愈大，C2愈大，则脉动系数愈小，也就是滤波效果就越好。而R 值增大时，电阻上的直流压降会增大，这样就增大了直流电源的内部损耗；若增大C2的电容量，又会增大电容器的体积和重量，实现起来也不现实。这种电路一般用于负载电流比较小的场合. 电感滤波电路 根据电抗性元件对交、直流阻抗的不同，由电容C及电感L所组成的滤波电路的基本形式如图1所示。因为电容器C对直流开路，对交流阻抗小，所以C并联在负载两端。电感器L对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此L应与负载串联。 （A）电容滤波（B）C-R-C或RC-π型电阻滤波脉动系数S=(1/ωC2R')S' （C）L-C电感滤波（D）π型滤波或叫C-L-C滤波
单片机为什么要晶振_51单片机晶振频率
单片机为什么要晶振_51单片机晶振频率首先解释一下单片机为什么需要晶振。 晶振是什么？全称是石英晶体振荡器，是一种高精 度和高稳定度的振荡器。通过一定的外接电路来，可以 生成频率和峰值稳定的正弦波。而单片机在运行的时候，需要一个脉冲信号，做为自己执行指令的触发信号，可 以简单的想象为：单片机收到一个脉冲，就执行一次或 多次指令。 第二个问题，是不是外接晶体的值可以随意选择呢？ 当然不是，这就像不同的发动机有不同的最大功率 一样，每种型号的的单片机都有最大能接受的晶体频率。
先说51，它能够外接的最大晶体是24M，AVR单片机能够外接的最大晶振是16M。更高级的可编程芯片，例如FPGA，ARM，可以达到几百M，不过暂时不在我们的考虑范围之内。 第三个问题，为什么51最大可外接24M（不同厂家的值略有不同），而AVR等高级单片机只有16M？这设计到单片机的指令结构。 51单片机用的是复杂指令集，最直接的体现就是，它需要12个时钟周期来运行一条指令，当它外接12M晶体时，时钟周期为1/12M秒，运行一条简单的指令需要
1/1M秒；而430和AVR单片机使用的是精简指令集，只需要一个时钟周期就能运行一条指令。这样看来，51最快的指令执行速度也就是2M每秒，而430或者AVR单片机的指令执行速度是16M每秒。 第四个问题，是不是所有的单片机都需要晶体？这就要回到我们最初的目的，我们给单片机接上晶体的目的是什么？
获取稳定的脉冲！那只要有合适的方法生成稳定的 脉冲，那就可以去掉外接的晶体。举例，AVR单片机， 它在单片机内部集成了一个RC振荡电路，通过对熔丝位进行编程，可以内部生产1M,2M,4M,8M的震荡频率，进 而替代相应的晶体。 缺点是振荡电路在环境比较恶劣的情况下，不是很 稳定，对一些计时要求比较严格的仪器和设备，不建议 使用。如果对时间要求不高，多一个毫秒少一个毫秒无 所谓的话，那就可以放心用了。 第五个问题，12M晶体和11.0592M晶体有什么区别？ 呵呵，其实单从指令的执行速度来看，区别不大。 采用11.0592M的唯一目的是为了获得精准的串口通信频率，简称就是波特率，它能够精准的生成9600的波特率，在串口通信中较常用。
电阻,电容,电感,二极管,三极管,在电路中的作用
电阻,电容,电感,二极管,三极管,在电路中的作用 电阻 定义：导体对电流的阻碍作用就叫导体的电阻。 电阻（Resistor）是所有电子电路中使用最多的元件。电阻的主要物理特征是变电能为热能，也可说它是一个耗能元件，电流经过它就产生热能。电阻在电路中通常起分压分流的作用，对信号来说，交流与直流信号都可以通过电阻。 电阻都有一定的阻值，它代表这个电阻对电流流动阻挡力的大小。电阻的单位是欧姆，用符号“Ω”表示。欧姆是这样定义的：当在一个电阻器的两端加上1伏特的电压时，如果在这个电阻器中有1安培的电流通过，则这个电阻器的阻值为1欧姆。出了欧姆外，电阻的单位还有千欧（KΩ，兆欧（MΩ）等。 电阻器的电气性能指标通常有标称阻值,误差与额定功率等。 它与其它元件一起构成一些功能电路，如RC电路等。 电阻是一个线性元件。说它是线性元件，是因为通过实验发现，在一定条件下，流经一个电阻的电流与电阻两端的电压成正比——即它是符合欧姆定律：I=U/R
常见的碳膜电阻或金属膜电阻器在温度恒定，且电压和电流值限制在额定条件之内时，可用线性电阻器来模拟。如果电压或电流值超过规定值，电阻器将因过热而不遵从欧姆定律，甚至还会被烧毁。线性电阻的工作电压与电流的关系如图1所示。电阻的种类很多，通常分为碳膜电阻，金属电阻，线绕电阻等：它又包含固定电阻与可变电阻，光敏电阻，压敏电阻，热敏电阻等。但不管电阻是什么种类，它都有一个基本的表示字母“R”。 电阻的单位用欧姆（Ω）表示。它包括?Ω（欧姆），KΩ（千欧），MΩ（兆欧）。其换算关系为： 1MΩ=1000KΩ ，1KΩ=1000Ω。 电阻的阻值标法通常有色环法，数字法。色环法在一般的的电阻上比较常见。由于手机电路中的电阻一般比较小，很少被标上阻值，即使有，一般也采用数字法，即： 101——表示100Ω的电阻；102——表示1KΩ的电阻；103——表示10KΩ的电阻；104——表示100KΩ的电阻；105——表示1MΩ的电阻；106——表示10MΩ的电阻。 如果一个电阻上标为223，则这个电阻为22KΩ。电阻在手机机板上一般的外观示意图如图5所示，其两端为银白色，中间大部分为黑色。
51单片机晶振的问题总结
51单片机晶振的问题总结 晶振是什么？全称是石英晶体振荡器，是一种高精度和高稳定度的振荡器。通过一定的外接电路来，可以生成频率和峰值稳定的正弦波。而单片机在运行的时候，需要一个脉冲信号，做为自己执行指令的触发信号，可以简单的想象为：单片机收到一个脉冲，就执行一次或多次指令。 在初学51单片机的时候，总是伴随很多有关与晶振的问题，其实晶振就是如同人的心脏，是血液的是脉搏，把单片机的晶振问题搞明白了，51单片机的其他问题迎刃而解。 一，为什么51单片机爱用11.0592MHZ晶振? 其一：因为它能够准确地划分成时钟频率，与UART(通用异步接收器/发送器)量常见的波特率相关。特别是较高的波特率(19600，19200)，不管多么古怪的值，这些晶振都是准确，常被使用的。 其二：用11.0592晶振的原因是51单片机的定时器导致的。用51单片机的定时器做波特率发生器时，如果用11.0592Mhz的晶振，根据公式算下来需要定时器设置的值都是整数;如果用12Mhz晶振，则波特率都是有偏差的，比如9600，用定时器取0XFD，实际波特率10000，一般波特率偏差在4%左右都是可以的，所以也还能用STC90C516 晶振12M 波特率9600 ，倍数时误差率6.99%，不倍数时误差率8.51%，数据肯定会出错。这也就是串口通信时大家喜欢用11.0592MHz晶振的原因，在波特率倍速时，最高可达到57600，误差率0.00%。用12MHz，最高也就4800，而且有0.16%误差率，但在允许范围，所以没多大影响。 二，在设计51单片机系统PCB时，晶振为何被要求紧挨着单片机? 原因如下：晶振是通过电激励来产生固定频率的机械振动，而振动又会产生电流反馈给电路，电路接到反馈后进行信号放大，再次用放大的电信号来激励晶振机械振动，晶振再将振动产生的电流反馈给电路，如此这般。当电路中的激励电信号和晶振的标称频率相同时，电路就能输出信号强大，频率稳定的正弦波。整形电路再将正弦波变成方波送到数字电路中供其使用。 问题在于晶振的输出能力有限，它仅仅输出以毫瓦为单位的电能量。在 IC(集成电路) 内部，通过放大器将这个信号放大几百倍甚至上千倍才能正常使用。 晶振和 IC 间一般是通过铜走线相连的，这根走线可以看成一段导线或数段导线，导线在切割磁力线的时候会产生电流，导线越长，产生的电流越强。现实中，磁力线不常见，电磁波却到处都是，例如：无线广播发射、电视塔发射、手机通讯等等。晶振和IC之间的连线就变成了接收天线，它越长，接收的信号就越强，产生的电能量就越强，直到接收到的电信号强度超过或接近晶振产生的信号强度时，IC内的放大电路输出的将不再是固定频率的方波了，而是乱七八糟的信号，导致数字电路无法同步工作而出错。 所以，画PCB(电路板)的时候，晶振离它的放大电路(IC管脚)越近越好。 三，单片机电路晶振不起振原因分析 遇到单片机晶振不起振是常见现象，那么引起晶振不起振的原因有哪些呢? ① PCB布线错误;②单片机质量有问题;③晶振质量有问题; ④负载电容或匹配电容与晶振不匹配或者电容质量有问题;⑤PCB板受潮，导致阻抗失配而不能起振;⑥晶振电路的走线过长;
电阻、电容、电感的区别
电阻、电容、电感的区别 电容、电感与电阻的区别，很多老师和同学都是不熟悉的，甚至在交流电路中，有很多人还将它们的作用混为一谈，都按电阻的作用来进行分析，从而造成了很多低级错误，笔者在此略作一个辨析，以供大家参考。 一、对电流影响的本质不同 1、电阻 导体电阻对电流的阻碍作用，实际上是自由电荷与导体中其余部分的碰撞（比如金属导体中自由电子和金属阳离子的碰撞），使自由电荷的定向移动能量损失，转化为其余部分热运动动能的过程，有序的定向移动向无序的热运动的转化，即电能向内能的转化，这种无序的热运动不能完全自发的转化为有序的自由电荷定向移动，也就是说，这种能量转化具有方向性。 2、电容 在不稳定电路中，当与电容器并联的其余部分两端电压高于电容器两极板间电压时，就会在其余部分和电容器之间形成充电电流，电容器被充电，定向移动的电荷被转移到电容器极板上，在两板间形成电场，将电路中的电能转化为储存于两板间的电场能，能量还是有序的。当与电容器并联的其余部分两端电压低于电容器两极板间电压时，就会在电容器和其余部分之间形成放电电流，电容器被充电，电荷从电容器极板上转移到电路中发生定向移动，将储存于两板间的电场能转化为电路中的电能。从上述分析可以看出来，如果不考虑电磁辐射的话，电容器充放电，实际上是两种有序运动的相互转化。 3、电感 在不稳定电路中，当与电感器（线圈）串联的电路中电流增加时，电流形成的磁场增强导致电感器中磁通量增大，进而引起自感电动势阻碍电流的增加，这一过程，电路中传来的电能转化为电感器中的磁场能；反过来，当与电感器（线圈）串联的电路中电流减小时，电流形成的磁场减弱导致电感器中磁通量减小，进而引起自感电动势阻碍电流的减弱，这一过程，电感器中的磁场能转化为电路中的电能。从上述分析可以看出来，如果不考虑电磁辐射的话，电感器的自感现象，实际上也是两种有序运动的相互转化。 二、对电流影响的表现不同 1、暂态电路中 （1）电阻：阻碍电流R U I = （2）电容： ①充电过程：阻碍电流R U U I C -=，可以将此式变形为R U R U I C -=，其中R U 可以看作是电路中的电压产生的正向电流，R U C 可以看作是电容器电压产生的反向电流，电路中的电流是这两个电流的和。②稳定过程：相当于断路，阻止电流。③放电过程：充当电源C U I R =，提供电压，使电路中形成电流。（3）电感：①电流增强：阻碍电流增加U E I R -= 自，可以将此式变形为E U I R R =-自，其中R U 可以看作是电路中的电压产生的正向电流，E R 自 可以看作是电感器自感电动势产生的反向电流，电路中的电流是这两个电 流的和。 ②稳定过程：相当于导线，导通电流。 ③电流减弱：充当电源E I R =自 ，提供电压，使电路中形成电流。
单片机晶振电路原理及作用
单片机晶振电路原理及作用 单什机乐阿和有晶振.在叽片机策统里隔振柞用非能応全程叫品体振荡器，他 结合单片机内部皑路产生取片机所需的时钟颇率，m片机品振提供的时钟烦率 越尚，那么巾片机运打速度就魏快.臥片接的一训折令的执行都是建泄在也片机 品振捉供的时榊坝率? 在通常工杵条件下.普通的品振频率绝对将度可达百万分之五十*囱级的粕燃更務。冇些怖振还可以由外加电压企一定抢闲内调螯蹶率，称为斥控振霸（VCO）.晶振用一种能把电能和机械能相兰转化的品休在共振的状态下T th以提供稳定，樁确的匏颇振鶴. 单斤机晶振的作用是为系统捉供基本的时钟信号.通常一个系统扶用一个鼎据,便于体部分保持同歩■有些通JR萊统的奉颇和射颇便用不同的品振、而通过电子课無嫌率的方搓保持同步? 品衣通常耳锚相环电路配含使用，以提供系统所需的时忡烦率。如果不同予垂统帘要不同臟率的时钟信号.可臥用耳同一个斛振柑连的不同锁相环來提供" 下丽我就共林的介紹一下晶振的柞用以及原埋，骷振一般采用如图la的电容三端式（考毕兹）交流等效振荡电路；宴际的晶振交曲徹电路如图lb,其中氏是用来调节振荡狈率’一般用变容?极骨加上不同的反偏电爪来实现. 这也是压控作用的机理七把品休的等效电曄代替晶体厉如阳ic；其中Co, CL, Lit RR是晶休的等效电路v （品振电略图〉 分析整个振荡楂路可知，利用h来改变频率是有限的土决宦振荡碱串的整乍 艳路电C-€be, Cce. Cv三个电容串联后和3并联再和门串联亠可M看出： C1趣小，CoKAi C变化时対整个杷路电容的卄用就越小。因而能“压控" 的频率范圉也越小°实际上，由于C14R 课题4－2纯电阻电路 课型 新课 授课班级授课时 数 1 教学目标 1．掌握纯电阻电路中电流与电压的数量关系及相位关系； 2．理解纯电阻电路的功率； 3．会分析纯电阻电路的电流与电压的关系； 4．会分析计算纯电阻电路的相关物理量。 教学重点 1．纯电阻电路的电压、电流的大小和相位关系。 2．纯电阻电路瞬时功率、有功功率、无功功率的计算。 教学难点 纯电阻电路瞬时功率、有功功率、无功功率的计算。 教学后记 1.提出问题，引导学生思考电方面知识，引起兴趣。 2.结合前面学过的知识，让学生自主探究，让他们由“机械接受”向“主动探究”发展，从而落实了新课程理念：突出以学生为主体，让学生在活动中发展。 3.总结结论，引导学生自己得出结论，养成良好的自主学习能力。 引 新课 【复习提问】 1、正弦交流电的三要素是什么 2、正弦交流电有哪些方法表示 【课题引入】： 我们在是日常生活中用到的白炽灯、电炉、电烙铁等都属于电阻性负载，它们与交流电源联接组成纯电阻电路，那么它们在交流电路中工作时，电压和电流间的 关系是否也符合欧姆定律呢纯电阻电路的定义只有交流电源和纯电阻元件组成的 电路叫做纯电阻电路。 第一节纯电阻电路 一、电路 1．纯电阻电路：交流电路中若只有电阻，这种电路叫纯电阻电路。 如含有白炽灯、电炉、电烙铁等的电路。 2．电阻元件对交流电的阻碍作用，单位 二、电流与电压间的关系 1．大小关系 电阻与电压、电流的瞬时值之间的关系服从欧姆定律。设在纯电阻电路中，加在电阻R上的交流电压u U m sin t,则通过电阻R的电流的瞬时值为： i = R u = R t U sin m I m sin t I m R U m I = 2 m I R U 2 m= R U I R U ：纯电阻电路中欧姆定律的表达式，式中：U、I为交流电路中电压、电流的有效值。 这说明，正弦交流电压和电流的最大值、有效值之间也满足欧姆定律。 2．相位关系 （1）在纯电阻电路中，电压、电流同相。 （2）表示：电阻的两端电压 u 与通过它的电流 i 同相，其波形图和相量图如图1所示。 转载自：https://www.360docs.net/doc/5912086665.html, MCU,单片机,全称单片微型计算机。它相当于一个微型计算机,只是相对于计算机来说少了输入和输出设备,是把一个计算机系统集合到一个芯片上。而每个单片机系统里都有一款晶振,它就相当于单片机系统的心脏,如果没有晶振那单片机也就工作不起来。晶振的作用就是产生时钟频率,单片机的运行速度就和晶振产生的时钟频率相搭边,时钟频率越高单片机的速度也就越快。 石英晶振内部都有一块石英晶体,它可以把电能和机械能互相转换,从而给电子系统提供稳定、精确的单频振荡。石英水晶振子也有高等普通之分,普通晶振频率精度就可达到50%,高级晶振的频率精度可想而知了,但是高级晶振就价格也相对较高。 晶振分为两大类,无源晶振（石英晶体谐振器）,有源晶振（石英晶体振荡器）。石英晶体谐振器的价格一般都是比较廉价的,但是相对的缺陷也是有的,信号质量较差、需要精确匹配外围电路，更换不同频率的晶振是也比较麻烦。石英晶体振荡器的价格要比无源晶振的价格高上不少,而且灵活性也较差,但是一分钱一分货,有源晶振不需要芯片内部有振荡器,型号也较好,比较稳定。不需要复杂的匹配电路和链接方式,产线生产也快。 石英晶体振荡器如果按照现代社会的要求来说,可以范围内为4种：OCXO恒温晶振、TCOX温补晶振、SPXO普通振荡器、VCXO 压控晶振。 关于石英晶体振荡器我们之前已经跟大家讲过了,就先不讲了,等 后期有新知识再教给大家。今天给大家说说这无源晶振电路怎么选择负载电容。无源晶振在电子产品中用的比较多,用量也比较大,而每一款晶振都有各自的特性,负载电容也不例外。1.在电子产品许可的范围里负载电容值越小越好。2.输出电容值要大于输入值,这也可以加快晶振起振。3.工程在挑选外部元件的时候数值应该和晶振参数相匹配。 晶振的作用与原理 一，晶振的作用 (1)晶振是石英振荡器的简称，英文名为Crystal，它是时钟电路中最重要的部件，它的主要作用是向显卡、网卡、主板等配件的各部分提供基准频率，它就像个标尺，工作频率不稳定会造成相关设备工作频率不稳定，自然容易出现问题。 (2)晶振还有个作用是在电路产生震荡电流,发出时钟信号.晶振是晶体振荡器的简称。它用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作，以提供稳定，精确的单频振荡。在通常工作条件下，普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十。高级的精度更高。有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率，称为压控振荡器（VCO）。 (3)晶振在数字电路的基本作用是提供一个时序控制的标准时刻。数字电路的工作是根据电路设计，在某个时刻专门完成特定的任务，如果没有一个时序控制的标准时刻，整个数字电路就会成为“聋子”，不知道什么时刻该做什么事情了。 (4)晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。晶振通常与锁相环电路配合使用，以提供系统所需的时钟频率。 如果不同子系统需要不同频率的时钟信号，可以用与同一个晶振相连的不同锁相环来提供。 (5)电路中，为了得到交流信号，可以用RC、LC谐振电路取得，但这些电路的振荡频率并不稳定。在要求得到高稳定频率的电路中，必须使用石英晶体振荡电路。石英晶体具有高品质因数，振荡电路采用了恒温、稳压等方式以后，振荡频率稳定度可以达到10^(-9)至10^(-11)。广泛应用在通讯、时钟、手表、计算机……需要高稳定信号的场合。石英晶振不分正负极, 外壳是地线，其两条不分正负 二，晶振的原理； 石英晶体振荡器是利用石英晶体（二氧化硅的结晶体）的压电效应制成的一种谐振器件，它的基本结构大致是从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片（简称为晶片，它可以是正方形、矩形或圆形等），在它的两个对应面上涂敷银层作为电极，在每个电极上各焊一根引线接到管脚上，再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器，简称为石英晶体或晶体、晶振。其产品一般用金属外壳封装，也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。 51 单片机晶振与波特率的关系 在串行通信中， MCS — 51 串口可约定四种工作方式。其中，方式 0 和方式 2 的波特率是固定的，而方式 1 和方式 3 的波特率是可变的，由定时器 T1 的溢出率决定。波特率是指串行端口每秒内可以传输的波特位数。这里所指的波特率，如标准9600 不是每秒种可以传送 9600 个字节，而是指每秒可以传送9600 个二进位，而一个字节要 8 个二进位，如用串口模式 1 来传输，那么加上起始位和停止位，每个数据字节就要占用 10 个二进位， 9600 波特率用模式 1 传输时，每秒传输的字节数是9600 - 10=960字节。一、方式0 和方式 2的波特率 方式0的波特率是固定的，为fosc/12 ,以一个12M的晶振来计算，那么它的波特率可以达到 1M。 方式2的波特率是固定在fosc/64或fosc/32，具体用那一种就取决于 PCON 寄存器中的 SMOD 位，如 SMOD 为 0，波特率为 focs/64,SMOD 为 1 ，波特率为 focs/32 。二、方式 1 和方式3 的波特率 模式 1 和模式 3 的波特率是可变的，取决于定时器 1 或 2（对于 52 芯片）的溢出速率，就是说定时器 1 每溢出一次，串口 发送一次数据。可以用以下的公式去计算：上式中如设置了 PCON 寄存器中的 SMOD 位为 1 时就可以把波特率提升 2 倍。通常会使用定时器 1工作在定时器工作模式 2 下，这时定时值中的 TL1 做为计数， TH1 做为自动重装值，这个定时模式下，定时器溢出后， TH1 的值会自动装载到 TL1 ，再次开始计数，这样可以不用软件去干预，使得定时更准确。在这个定时模式 2 下定时器 1 溢出速率的计算公式如下：溢出速率 =(计数速率 )/(256-TH1 初值 ) 溢出速率 =fosc/[12*(256-TH1 初值 )] 上式中的“计数速率”与所使用的晶体振荡器频率有关，在 51 芯片中定时器启动后会在每一个机器周期使定时寄存器 TH 的值加 1，一个机器周期等于十二个振荡周期，所以可以得知 51 芯片的计数速率为晶体振荡器频率的 1/12 ，一个 12M 的晶振用在 51 芯片上，那么 51 的计数速率就为 1M 。通常用 11.0592M 晶体是为了得到标准的无误差的波特率，那么为何呢?计算一下就知道了。如我们要得到 9600 的波特率，晶振为 11.0592M 和 12M ，定时器1 为模式 2，SMOD 设为 1 ，分别看看那所要求的 TH1 为何值。代入公式： 11.0592M ： 9600=(2 + 32) X ((11.0592M/12)/(256-TH1)) TH1=250 12M ： 9600=(2 + 32) X ((12M/12)/(256-TH1)) TH1? 249.49 上面的计算可以看出使用 12M 晶体的时候计算出来的 TH1 不为整数，而 TH1 的值只能取整数，这样它就会有一定的误差存在不能产生精确的 9600 波特率。当然一定的误差是可以在使用中被接受的，就算使用 11.0592M 的晶体振荡器也会因晶体本身所存在的误差使波特率产生误差，但晶体本身的误差对纯电阻电感电容电路
单片机和无源晶振、有源晶振的关系
晶振的作用与原理
51单片机晶振与波特率的关系