晶振
什么是晶振

什么是晶振?晶振作用,晶振原理?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。
这种晶体有一个很重要的特性,如果给他通电,他就会产生机械振荡,反之,如果给他机械力,他又会产生电,这种特性叫机电效应。
他们有一个很重要的特点,其振荡频率与他们的形状,材料,切割方向等密切相关。
由于石英晶体化学性能非常稳定,热膨胀系数非常小,其振荡频率也非常稳定,由于控制几何尺寸可以做到很精密,因此,其谐振频率也很准确。
根据石英晶体的机电效应,我们可以把它等效为一个电磁振荡回路,即谐振回路。
他们的机电效应是机-电-机-电....的不断转换,由电感和电容组成的谐振回路是电场-磁场的不断转换。
在电路中的应用实际上是把它当作一个高Q值的电磁谐振回路。
由于石英晶体的损耗非常小,即Q 值非常高,做振荡器用时,可以产生非常稳定的振荡,作滤波器用,可以获得非常稳定和陡削的带通或带阻曲线。
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~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。
由于制造工艺不断提高,现在晶振的频率偏差、温度稳定性、老化率、密封性等重要技术指标都很好,已不容易出现故障,但在选用时仍可留意一下晶振的质量。
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~晶振在应用具体起到什么作用微控制器的时钟源可以分为两类:基于机械谐振器件的时钟源,如晶振、陶瓷谐振槽路;RC(电阻、电容)振荡器。
一种是皮尔斯振荡器配置,适用于晶振和陶瓷谐振槽路。
另一种为简单的分立RC振荡器。
基于晶振与陶瓷谐振槽路的振荡器通常能提供非常高的初始精度和较低的温度系数。
RC振荡器能够快速启动,成本也比较低,但通常在整个温度和工作电源电压范围内精度较差,会在标称输出频率的5%至50%范围内变化。
晶振的原理及作用

晶振的原理及作用晶体振荡器(晶振)是一种产生稳定频率的电子元件,广泛应用于无线通信、计算机、电子钟等电子设备中。
它的作用是提供一个稳定的时钟信号,让电子设备能够按照指定的频率运行。
晶振的主要原理是晶体的压电效应和共振现象。
晶体是一种具有压电效应的物质,即在外界施加压力时,晶体呈现出电势差的变化。
当一个电压被施加到晶体上,晶体由于压电效应而发生微小的尺寸变化,使晶体的原子结构发生微小的扭曲。
这个扭曲会导致晶体内部产生反馈电势,使电荷在晶体中移动,形成电荷的周期性移动。
当振动频率达到晶体的共振频率时,电荷的周期性移动达到最大值,称为共振现象。
晶振通常由晶体谐振器和放大器组成。
晶体谐振器是由晶体和电容器组成的振荡回路,晶体由于压电效应而发生振动,并将能量转化为电能。
放大器作用是将振荡信号放大,并驱动其他电路或设备。
晶振的频率稳定性是晶振器的一个重要指标。
频率稳定性指的是晶振器输出频率在长时间内的波动程度。
一般来说,晶体振荡器的频率稳定性高,可以达到几十亿分之一,甚至更高。
这一特性使得晶振广泛应用于需要高精度时钟信号的设备中。
晶振的工作原理和作用有以下几个方面的重要影响:1. 提供稳定的时钟信号:晶振可以提供稳定的时钟信号,用于同步各个电子元件的工作,确保电子设备正常运行。
例如,在计算机中,CPU需要一个稳定的时钟信号来控制数据的运行和处理。
晶振提供的稳定频率信号可以确保CPU和其他设备能够准确无误地进行数据处理。
2. 影响数据传输速率:晶振的频率决定了数据传输的速率。
在通信设备中,例如无线电设备或调制解调器,晶振提供了稳定的基准频率,用于控制数据的传输速率。
不同的频率可以实现不同的传输速率,而晶振能够提供稳定的频率信号,确保数据能够准确无误地传输。
3. 影响设备的精度和稳定性:晶振的高频率稳定性决定了设备的精度和稳定性。
例如,在高精度的仪器设备中,晶振提供了精确的计时信号,使设备的测量结果更加准确可靠。
晶振的工作原理

晶振的工作原理
晶振(Crystal Oscillator)是一种电子元件,广泛应用于各种电子设备中,如计
算机、手机、通信设备等。
它是一种能够产生稳定的电信号的振荡器,用于提供设备所需的时钟信号。
晶振的工作原理基于压电效应,即某些晶体在受到力或压力作用时会产生电荷。
晶振通常由一个薄片状的晶体材料(如石英晶体)构成,两端固定在支架上,形成一个机械谐振器。
当外部电压施加到晶振上时,晶体会因为压电效应而发生微小的变形,进而产生电荷。
这种电荷会通过晶振的电路输出,形成一个稳定的振荡信号。
晶振的工作频率由晶体的物理特性和电路参数决定。
晶体的物理特性包括晶体
材料的晶格结构、晶体的尺寸和形状等。
电路参数包括晶振的电容和电感等。
通过合理选择晶体材料和电路参数,可以实现不同频率的晶振。
晶振的输出信号通常是一个正弦波,频率非常稳定。
这是因为晶体的机械谐振
器具有非常高的品质因数(Q值),能够在外界干扰较小的情况下保持振荡频率的稳定性。
晶振的频率稳定性通常在百万分之几的范围内。
晶振在电子设备中的应用非常广泛。
它可以作为时钟信号源,用于同步各个电
子元件的工作。
例如,在计算机中,晶振提供CPU和其他芯片的时钟信号,确保
它们能够按照预定的频率运行。
晶振还可以用于频率调制、频率合成、时序控制等功能。
总结起来,晶振是一种能够产生稳定频率的振荡器,利用晶体的压电效应实现。
它在电子设备中扮演着提供时钟信号的重要角色,确保设备的正常运行。
晶振的工作原理

晶振的工作原理晶振(Crystal Oscillator)是一种电子元件,广泛应用于电子设备中,用于产生稳定的时钟信号。
它的工作原理基于晶体的压电效应和谐振现象。
1. 晶体的压电效应:晶振中使用的晶体通常是石英晶体。
石英晶体具有压电效应,即在施加压力或变形时会产生电荷。
这种压电效应是晶振工作的基础。
2. 谐振现象:晶振中的石英晶体是一个谐振器件,它具有特定的谐振频率。
当施加电压或电场时,晶体会以谐振频率振动。
这种谐振现象使得晶振能够产生稳定的时钟信号。
3. 晶振的电路结构:晶振通常由晶体振荡器(Crystal Oscillator)和放大器构成。
晶体振荡器负责产生稳定的振荡信号,而放大器则将振荡信号放大到适当的电平。
晶振的输出信号可以直接用于驱动其他电子设备。
4. 晶振的工作频率:晶振的工作频率由晶体的物理特性决定,通常在几千赫兹(kHz)到几十兆赫兹(MHz)之间。
不同的应用场景需要不同的工作频率的晶振。
5. 晶振的稳定性:晶振的稳定性是指其输出频率的精确度和长期稳定性。
晶振的稳定性受到多种因素的影响,包括温度变化、供电电压变化等。
为了提高晶振的稳定性,通常会采用温度补偿技术和电压调节技术。
6. 晶振的应用:晶振广泛应用于各种电子设备中,包括计算机、通信设备、电子钟表、汽车电子等。
它提供了稳定的时钟信号,保证了设备的正常运行。
总结:晶振是一种基于晶体的压电效应和谐振现象工作的电子元件,用于产生稳定的时钟信号。
它由晶体振荡器和放大器构成,工作频率通常在几千赫兹到几十兆赫兹之间。
晶振的稳定性受到多种因素的影响,为了提高稳定性,常采用温度补偿和电压调节技术。
晶振广泛应用于各种电子设备中,保证了设备的正常运行。
晶振的原理与应用

晶振的原理与应用1. 晶振的工作原理晶振是一种基于压电效应的电子元件,它能够将机械振动转化为电信号,或者将电信号转化为机械振动。
晶振常用于电子设备中,用于提供稳定的时钟信号或频率参考信号。
晶振的工作原理可以简单概括为以下几个步骤:1.施加电场:当正向电压施加到晶振的电极上时,会在晶振晶体的表面形成正向电场。
2.压电效应:由于晶振晶体的特殊结构,正向电场使得晶体产生机械振动,这种机械振动称为压电效应。
3.振荡回路:振动的晶振晶体连接在周期性放大电路(振荡回路)中,形成一个反馈回路。
4.反馈放大:振荡回路中的放大器会放大晶体的振动信号,并将其再次输入回晶体,从而维持振荡的稳定。
2. 晶振的应用晶振在电子设备中有广泛的应用,以下列举了几个典型的应用场景:2.1 时钟信号源晶振最常见的应用之一是作为电子设备的时钟信号源。
在计算机、手机、电视等设备中,晶振被用来提供稳定的时钟信号,确保设备的各个部件按照预定的时序工作。
晶振工作频率的稳定性和准确性非常重要,它直接影响着设备的正常运行。
2.2 频率参考信号晶振的频率稳定性和准确性是其另一个重要应用。
在无线通信、雷达、科学仪器等领域中,需要高精度的频率参考信号。
晶振可以提供非常稳定的频率信号,可以作为这些设备的参考源。
2.3 振荡器晶振也可以作为振荡器的核心部件。
振荡器将晶振的振动信号进一步放大,并将其作为设备的输出信号。
在无线电、声音处理等领域中,振荡器被广泛应用,用于产生特定频率的信号。
2.4 传感器由于晶振能够将机械振动转化为电信号,因此它也可以应用于传感器中。
将晶振与物理量传感器相结合,可以实现对压力、温度、湿度、加速度等物理量的测量。
晶振传感器通常具有高灵敏度和快速响应的特点。
3. 晶振的选择与使用注意事项晶振的选择和使用需要注意以下几个方面:3.1 工作频率选择适合应用场景的晶振频率非常重要。
根据需要提供的时钟信号或参考信号频率,选择合适的晶振频率。
晶振的作用

晶振的作用引言晶振是一种常见的电子元件,它在许多电子设备中都有重要的作用。
本文将从原理、种类、应用等方面介绍晶振的作用,希望能给读者带来更深入的了解。
原理晶振的原理基于压电效应,通过在晶体材料上施加电场,引起晶体的形变以产生机械振动。
这种机械振动会以特定的频率进行周期性的变化,产生晶振的输出信号。
晶振的频率由材料的晶格结构和外部电路的参数决定。
种类根据晶体材料的不同,晶振可以分为以下几种主要类型:1. 石英晶振:石英晶振是一种常见的晶振类型,具有高稳定性和精确的频率。
常见的石英晶振有HC-49S和HC-49U等。
2. 陶瓷晶振:陶瓷晶振是一种经济实用的晶振类型,有着较高的频率精度和较低的功耗。
常见的陶瓷晶振有CSTCE系列和CTC系列等。
3. MEMS晶振:MEMS晶振是一种使用微机电系统技术制作的晶振,具有小尺寸、低功耗以及较高的抗震动能力。
这种晶振常用于移动设备等小型场合。
应用晶振在电子设备中具有广泛的应用,下面是晶振在不同领域的几个常见应用场景:通信设备无线通信设备中,晶振被用于产生系统所需的频率信号。
例如,在手机中,晶振用于产生CPU时钟信号、射频信号以及各种接口的时钟信号等。
数字电子设备在数字电子设备中,晶振被用于同步各种时钟信号,以确保各部分之间的数据传输准确无误,例如计算机、相机、音频设备等。
工业自动化在工业自动化领域,晶振常用于PLC(可编程逻辑控制器)、机器人控制器等设备中,用于控制和同步各个部分的运行状态。
医疗器械在医疗器械中,晶振常用于产生和控制不同的波形信号,例如心电图机、血压计等。
汽车电子在汽车电子领域,晶振被广泛应用于汽车电子控制器中,用于控制引擎、安全系统、车载娱乐系统等的时序和同步。
总结晶振作为一种重要的电子元件,在各个领域中发挥着关键的作用。
从原理上讲,晶振是通过压电效应产生机械振动并输出特定频率的信号。
根据晶体材料的不同,晶振可以分为石英晶振、陶瓷晶振和MEMS晶振等。
晶振完整概念

晶振完整概念嘿,咱来聊聊晶振这玩意儿!晶振,那可是个神奇的小物件。
你想想,它就像一个不知疲倦的小鼓手,在电子世界里不停地敲打着节奏。
晶振是啥呢?简单来说,它就是一种能产生稳定频率信号的电子元件。
这就好比人的心脏,不停地跳动,为身体输送血液。
晶振也在电子设备里不停地发出稳定的信号,让各种电子设备能够正常工作。
没有晶振,那电子设备可就乱了套啦!晶振有很多种类型呢。
有石英晶振,那可是晶振家族里的大明星。
它就像一个可靠的老伙计,稳定得很。
还有陶瓷晶振,也有自己的独特之处。
就像一个有个性的小伙子,虽然可能没有石英晶振那么出名,但也能在特定的场合发挥大作用。
晶振的工作原理是啥呢?它是通过压电效应来产生稳定的频率信号的。
这可有点神奇哦!就像一个魔法盒子,里面藏着神秘的力量。
当给晶振加上电压时,它就会产生机械振动。
而这种机械振动又会反过来产生稳定的电信号。
哇,是不是很厉害?晶振在我们的生活中可无处不在呢!你的手机里有晶振,没有它,你的手机怎么能接收信号、播放音乐呢?你的电脑里也有晶振,没有它,你的电脑怎么能显示图像、运行程序呢?还有那些各种各样的电子产品,都离不开晶振这个小功臣。
晶振的质量也很重要哦!要是晶振的质量不好,那可就麻烦了。
就像一辆车的发动机有问题,那车还能跑得好吗?肯定不行啊!所以,在选择晶振的时候,可得挑质量好的。
那怎么判断晶振的质量好坏呢?可以看看它的频率稳定性。
要是频率不稳定,那可就不行啦!就像一个人说话总是颠三倒四的,谁能听得懂呢?还可以看看它的温度稳定性。
在不同的温度下,晶振的性能也不能有太大的变化。
这就像一个人,不管是在炎热的夏天还是寒冷的冬天,都能保持良好的状态。
晶振的封装也有很多种呢。
有贴片封装的,就像一个小巧玲珑的小精灵,不占地方。
还有插件封装的,就像一个强壮的大汉,比较结实。
不同的封装适用于不同的场合,就像不同的衣服适合不同的季节一样。
总之,晶振虽然小,但它的作用可大着呢!它就像电子世界里的一颗小星星,虽然不那么耀眼,但却不可或缺。
晶振的符号

晶振的符号晶振的符号一、什么是晶振?晶振,全称为“晶体振荡器”,是一种能够产生稳定的高频信号的电子元件。
它由一个石英晶体和两个电极组成,通过外加电压将石英晶体激发成机械振动,从而产生高频信号。
二、晶振的分类根据工作原理不同,晶振可以分为压电式晶振和谐振式晶振两大类。
1. 压电式晶振压电式晶振是利用石英等材料具有压电效应的特性制成的。
它主要包括AT型、BT型、CT型等几种。
2. 谐振式晶振谐振式晶振则是利用谐振回路与石英等材料共同工作产生稳定高频信号的原理制成的。
它主要包括基片型、插件型、贴片型等几种。
三、晶振的符号在电路图中,为了方便表示使用到的元件,会使用特定符号进行标注。
而对于不同类型的晶振,在电路图中也有不同的符号表示。
1. 压电式晶振的符号(1)AT型晶振AT型晶振的符号为一个矩形,中间有一条横线,上方标注着晶振的频率和精度等参数。
(2)BT型晶振BT型晶振的符号为一个矩形,中间有一条竖线,上方标注着晶振的频率和精度等参数。
(3)CT型晶振CT型晶振的符号为一个矩形,中间没有任何线条或图案,上方标注着晶振的频率和精度等参数。
2. 谐振式晶振的符号(1)基片型晶振基片型晶振的符号为一个长方形,中间有一条竖线和两个圆圈。
竖线表示谐振回路,两个圆圈分别表示石英基片。
(2)插件型晶振插件型晶振的符号为一个长方形,中间有一条竖线和两个箭头。
竖线表示谐振回路,两个箭头表示插入电路板上的引脚。
(3)贴片型晶振贴片型晶振的符号为一个长方形,中间有一条竖线和两个斜杠。
竖线表示谐振回路,两个斜杠表示贴在电路板上的引脚。
四、结语晶振作为一种重要的电子元件,在电子产品中发挥着重要的作用。
通过本文的介绍,我们可以了解到晶振的分类和不同类型晶振在电路图中的符号表示,为我们更好地理解和应用晶振提供了帮助。
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百科名片晶振有着不同使用要求及特点,通分为以下几类:普通晶振、温补晶振、压控晶振、温控晶振等。
在测试和使用时所供直流电源应没有足以影响其准确度的纹波含量,交流电压应无瞬变过程。
测试仪器应有足够的精度,连线合理布置,将测试及外围电路对晶振指标的影响降至最低。
以下内容将逐项为您解答有关晶振的相关知识。
目录基本概述主要参数基本分类工作原理功能作用发展趋势1种类详介石英晶体振荡器1温度补偿晶体振荡器1电压控制晶体振荡器1恒温控制晶体振荡器1选用指南频率稳定性的考虑1输出1封装1工作环境1检测1总结展开编辑本段基本概述晶振全称为晶体振荡器,其作用在于产生原始的时钟频率,这个频率晶振经过频率发生器的放大或缩小后就成了电脑中各种不同的总线频率。
以声卡为例,要实现对模拟信号44.1kHz或48kHz的采样,频率发生器就必须提供一个44.1kHz或48kHz的时钟频率。
如果需要对这两种音频同时支持的话,声卡就需要有两颗晶振。
但是娱乐级声卡为了降低成本,通常都采用SRC将输出的采样频率固定在48kHz,但是SRC会对音质带来损害,而且现在的娱乐级声卡都没有很好地解决这个问题。
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。
这种晶体有一个很重要的特性,如果给它通电,它就会产生机械振荡,反之,如果给它机械力,它又会产生电,这种特性叫机电效应。
他们有一个很重要的特点,其振荡频率与他们的形状,材料,切割方向等密切相关。
由于石英晶体化学性能非常稳定,热膨胀系数非常小,其振荡频率也非常稳定,由于控制几何尺寸可以做到很精密,因此,其谐振频率也很准确。
根据石英晶体的机电效应,我们可以把它等效为一个电磁振荡回路,即谐振回路。
他们的机电效应是机-电-机-电..的不断转换,由电感和电容组成的谐振回路是电场-磁场的不断转换。
在电路中的应用实际上是把它当作一个高Q值的电磁谐振回路。
由于石英晶体的损耗非常小,即Q值非常高,做振荡器用时,可以产生非常稳定的振荡,作滤波器用,可以获得非常稳定和陡削的带通或带阻曲线。
编辑本段主要参数参数基本描述频率准确度在标称电源电压、标称负载阻抗、基准温度(252℃)以及其他条件保持不变,晶体振荡器的频率相对与其规定标称值的最大允许偏差,即(fmax-fmin)/f0;温度稳定度其他条件保持不变,在规定温度范围内晶体振荡器输出频率的最大变化量相对于温度范围内输出频率极值之和的允许频偏值,即(fmax-fmin)/(fmax+fmin);频率调节范围通过调节晶振的某可变元件改变输出频率的范围。
调频(压控)特性包括调频频偏、调频灵敏度、调频线性度。
①调频频偏:压控晶体振荡器控制电压由标称的最大值变化到最小值时输出频率差。
②调频灵敏度:压控晶体振荡器变化单位外加控制电压所引起的输出频率的变化量。
③调频线性度:是一种与理想直线(最小二乘法)相比较的调制系统传输特性的量度。
负载特性其他条件保持不变,负载在规定变化范围内晶体振荡器输出频率相对于标称负载下的输出频率的最大允许频偏。
电压特性其他条件保持不变,电源电压在规定变化范围内晶体振荡器输出频率相对于标称电源电压下的输出频率的最大允许频偏。
杂波输出信号中与主频无谐波(副谐波除外)关系的离散频谱分量与主频的功率比,用dBc表示。
谐波谐波分量功率Pi与载波功率P0之比,用dBc表示。
频率老化在规定的环境条件下,由于元件(主要是石英谐振器)老化而引起的输出频率随时间的系统漂移过程。
通常用某一时间间隔内的频差来量度。
对于高稳定晶振,由于输出频率在较长的工作时间内呈近似线性的单方向漂移,往往用老化率(单位时间内的相对频率变化)来量度。
日波动指振荡器经过规定的预热时间后,每隔一小时测量一次,连续测量24小时,将测试数据按S=(fmax-fmin)/f0式计算,得到日波动。
开机特性在规定的预热时间内,振荡器频率值的最大变化,用V=(fmax-fmin)/f0表示。
相位噪声短期稳定度的频域量度。
用单边带噪声与载波噪声之比£(f)表示,£(f)与噪声起伏的频谱密度Sφ(f)和频率起伏的频谱密度Sy(f)直接相关,由下式表示:f2S(f)=f02Sy(f)=2f2£(f)f—傅立叶频率或偏离载波频率;f0—载波频率。
编辑本段基本分类晶体振荡器也分为无源晶振和有源晶振两种类型。
无源晶振与有晶振源晶振(谐振)的英文名称不同,无源晶振为crystal(晶体),而有源晶振则叫做oscillator(振荡器)。
无源晶振需要借助于时钟电路才能产生振荡信号,自身无法振荡起来,所以“无源晶振”这个说法并不准确;有源晶振是一个完整的谐振振荡器。
石英晶体振荡器与石英晶体谐振器都是提供稳定电路频率的一种电子器件。
石英晶体振荡器是利用石英晶体的压电效应来起振,而石英晶体谐振器是利用石英晶体和内置IC共同作用来工作的。
振荡器直接应用于电路中,谐振器工作时一般需要提供3.3V电压来维持工作。
振荡器比谐振器多了一个重要技术参数:谐振电阻(RR),谐振器没有电阻要求。
RR的大小直接影响电路的性能,因此这是各商家竞争的一个重要参数。
编辑本段工作原理计算机都有个计时电路,尽管一般使用“时钟”这个词来表示这晶振些设备,但它们实际上并不是通常意义的时钟,把它们称为计时器(timer)可能更恰当一点。
计算机的计时器通常是一个精密加工过的石英晶体,石英晶体在其张力限度内以一定的频率振荡,这种频率取决于晶体本身如何切割及其受到张力的大小。
有两个寄存器与每个石英晶体相关联,一个计数器(counter)和一个保持寄存器(holdingregister)。
石英晶体的每次振荡使计数器减1。
当计数器减为0时,产生一个中断,计数器从保持计数器中重新装入初始值。
这种方法使得对一个计时器进行编程,令其每秒产生60次中断(或者以任何其它希望的频率产生中断)成为可能。
每次中断称为一个时钟嘀嗒(clocktick)。
晶振在电气上可以等效成一个电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络,电工学上这个网络有两个谐振点,以频率的高低分其中较低的频率为串联谐振,较高的频率为并联谐振。
由于晶体自身的特性致使这两个频率的距离相当的接近,在这个极窄的频率范围内,晶振等晶振效为一个电感,所以只要晶振的两端并联上合适的电容它就会组成并联谐振电路。
这个并联谐振电路加到一个负反馈电路中就可以构成正弦波振荡电路,由于晶振等效为电感的频率范围很窄,所以即使其他元件的参数变化很大,这个振荡器的频率也不会有很大的变化。
晶振有一个重要的参数,那就是负载电容值,选择与负载电容值相等的并联电容,就可以得到晶振标称的谐振频率。
一般的晶振振荡电路都是在一个反相放大器(注意是放大器不是反相器)的两端接入晶振,再有两个电容分别接到晶振的两端,每个电容的另一端再接到地,这两个电容串联的容量值就应该等于负载电容,请注意一般IC的引脚都有等效输入电容,这个不能忽略。
一般的晶振的负载电容为15p或12.5p,如果再考虑元件引脚的等效输入电容,则两个22p的电容构成晶振的振荡电路就是比较好的选择。
编辑本段功能作用晶振在应用具体起到的作用,微控制器的时钟源可以分为两类:基于机械谐振器件的时钟源,如晶振、陶瓷谐振槽路;RC(电阻、电容)振荡器。
一种是皮尔斯振荡器配置晶振,适用于晶振和陶瓷谐振槽路。
另一种为简单的分立RC振荡器。
基于晶振与陶瓷谐振槽路的振荡器通常能提供非常高的初始精度和较低的温度系数。
RC振荡器能够快速启动,成本也比较低,但通常在整个温度和工作电源电压范围内精度较差,会在标称输出频率的5%至50%范围内变化。
但其性能受环境条件和电路元件选择的影响。
需认真对待振荡器电路的元件选择和线路板布局。
在使用时,陶瓷谐振槽路和相应的负载电容必须根据特定的逻辑系列进行优化。
具有高Q值的晶振对放大器的选择并不敏感,但在过驱动时很容易产生频率漂移(甚至可能损坏)。
影响振荡器工作的环境因素有:电磁干扰(EMI)、机械震动与冲击、湿度和温度。
这些因素会增大输出频率的变化,增加不稳定性,并且在有些情况下,还会造成振荡器停振。
上述大部分问题都可以通过使用振荡器模块避免。
这些模块自带振荡器、提供低阻方波输出,并且能够在一定条件下保证运行。
最常用的两种类型是晶振模块和集成RC振荡器(硅振荡器)。
晶振模块提供与分立晶振相同的精度。
硅振荡晶振器的精度要比分立RC振荡器高,多数情况下能够提供与陶瓷谐振槽路相当的精度。
选择振荡器时还需要考虑功耗。
分立振荡器的功耗主要由反馈放大器的电源电流以及电路内部的电容值所决定。
CMOS放大器功耗与工作频率成正比,可以表示为功率耗散电容值。
比如,HC04反相器门电路的功率耗散电容值是90pF。
在4MHz、5V电源下工作时,相当于1.8mA的电源电流。
再加上20pF的晶振负载电容,整个电源电流为2.2mA。
陶瓷谐振槽路一般具有较大的负载电容,相应地也需要更多的电流。
相比之下,晶振模块一般需要电源电流为10mA ~60mA。
硅振荡器的电源电流取决于其类型与功能,范围可以从低频(固定)器件的几个微安到可编程器件的几个毫安。
一种低功率的硅振荡器,如MAX7375,工作在4MHz时只需不到2mA的电流。
在特定的应用场合优化时钟源需要综合考虑以下一些因素:精度、成本、功耗以及环境需求。
编辑本段发展趋势1、小型化、薄片化和片式化:为满足移动电话为代表的便携式产晶振品轻、薄、短小的要求,石英晶体振荡器的封装由传统的裸金属外壳覆塑料金属向陶瓷封装转变。
例如TCXO这类器件的体积缩小了30~100倍。
采用SMD封装的TCXO 厚度不足2mm,目前5×3mm尺寸的器件已经上市。
2、高精度与高稳定度,无补偿式晶体振荡器总精度也能达到±25ppm,VCXO的频率稳定度在10~7℃范围内一般可达±20~100ppm,而OCXO在同一温度范围内频率稳定度一般为±0.0001~5ppm,VCXO控制在±25ppm以下。
3、低噪声,高频化,在GPS通信系统中是不允许频率颤抖的,相位噪声是表征振荡器频率颤抖的一个重要参数。
OCXO主流产品的相位噪声性能有很大改善。
除VCXO外,其它类型的晶体振荡器最高输出频率不超过200MHz。
例如用于GSM等移动电话的UCV4系列压控振荡器,其频率为650~1700MHz,电源电压2.2~3.3V,工作电流8~10mA。
4、低功能,快速启动,低电压工作,低电平驱动和低电流消耗已成为一个趋势。
电源电压一般为3.3V。
许多TCXO和VCXO产品,电流损耗不超过2mA。
石英晶体振荡器的快速启动技术也取得突破性进展。