晶振的作用与原理

一，晶振的作用晶振是石英振荡器的简称，英文名为Crystal，它是会造成相关设备工作频率不稳定，自然简洁消灭问题。晶振还有个作用是在电路产生震荡电流,发出时钟信号.频率，称为压控振荡器〔VC。晶振在数字电路的根本作用是供给一个时序把握的路就会成为“聋子”，不知道什么时刻该做什么事情了。晶振通常与锁相环电路协作使用，以供给系统所需的时钟频率。相连的不同锁相环来供给。电路中，为了得到沟通信号，可以用RC、LC谐振质因数，振荡电路承受了恒温、稳压等方式以后，振荡频率稳定10^(-9)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，它的根本构造大致是从一块石英晶体上按确定方位角切下薄片〔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。三，晶振的使用频率的凹凸分其中较低的频率是串联谐振，较高的频率是并联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。四，晶振重要的参数，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〕的两端接入晶振，再有两个电容串联的容量值就应当等于负载电容，请留意一般IC的引15p或12.5p22p的电容构成晶振的振荡电路就是比较好的选择。晶振是为电度较差，需要准确匹配外围电路〔电感、电容、电阻等好。每种芯片的手册上都会供给外部晶振输入的标准电路，CPU但对于一般把握电路来说足够了。五，晶振的分类；与有源晶〔谐振的英文名称不同无源晶振为crystl 晶体，而有源晶振则叫做oscillator〔振荡器。无源晶振需要借助于时“无源晶振”或其晶体材料〕晶体谐振器，陶瓷谐振器，LC谐振器等。晶振与谐振振荡器有其共同的交集有源晶体谐〔谐振〕是基于它的压电的方向上产生电场这种现象称为压电效应如在极板间所加的是交变电压就会产生气械变形振动同时机械变形振动又会产生交变电场。一般来说，这种机械振动的振幅是比较小的，其振动频率则是很稳定的但当外加交变电压的频率与晶片的固有频率〔打算于晶片的尺寸〕相等时，机械振动的幅度将急剧增加，这种现象称为压电谐振，因此石英晶体又称为石英晶体谐振器。其特点是频率稳定度很高。 石英晶体振荡器与石英晶体谐振器都是供给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来共同作用来工作的。振荡器直接应用于电路中，谐振器工作时一般需要供给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为：谐振电阻R，谐振器没有电阻要求。RR的大小直接影响电路的性能，也是各商家竞争的一个重要参数。 谐振器一般分为插件〔Dip〕和贴片〔SMD。插件中又分为HC-49U、HC-49U/S、音叉型〔圆柱。HC-49U一般称49U，有些选购俗称“高型”，而HC-49U/S一般称49S，俗称“矮型”。音叉型依据体积分可分为3*8，2*6，1*5，1*4等等。贴片型是按大小和脚位来分类。例如 7*5〔0705、6*3.5〔0603，5*3.〔5032〕等等。脚位有4pin和2pin之分。位来分。例如所谓全尺寸的，又称长方形或者14pin，半尺寸的又称为正方形或者8pin14pin和8pin都是指振荡器内部核心IC的脚位数，振荡器本身是4pin。而从不同的应用层面来分，又可分为OSC(一般钟振)，TCXO〔温度补偿，VCX〔压控，OCX〔恒温〕等等。六，概述微把握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；基于相移电路的时钟源，如：RC(电阻、电容)振荡器。硅振荡器通常是完全集成的RC振荡偿等。八，KDS大真空株式会社；KDS即是日本大真空株式会社DASHINKU成立于195150振制造商之一。其制造工场主要分布在日本外乡、中国大陆、中国台湾、泰国、印度尼西亚等十个制造中心。其中天津工场是全球晶振行业最大的单体制造工厂。也是全球最大的TF型〔主要32.768KHz〕晶振制造工厂。KDS的为客户供给高品质的KDS产品以及优质的效劳，在行业内KDS上海唐辉电子人员均来自日本KDS大真空。如原深圳KDS营业主任罗成刚现为上海唐辉电子高级经理，原上海KDS原营业部主任周宇现为上海唐辉电子销售总监，原天津KDS郭建中为上海唐辉电子深圳公司经理，原苏KDS胡鸣现为上海唐辉电子苏州办经理.。九，机械式谐振器与RC振荡器的主要区分基于晶振与陶瓷谐振槽路(机械式)的振荡器通常能供给格外高的初始精度和较低的温度系数。相对而言，RC振荡器能够5%50%1所示的电路能产生牢靠的时钟信号，但其性能受环境条件和电载电容必需依据特定的规律系列进展优化。具有高Q值的晶振对放大器的选择并不敏感，但在过驱动时很简洁产生频率漂移(甚至可能损坏)。影响振荡器工作的环境因素有：电磁干扰(EMI)、机械震惊与冲击、湿度和温度。这些因素会增大输出频停振。 振荡器模块 上述大局部问题都可以通过使用振荡块自带振荡器、供给低阻方波输出，并且能够在确定条件下保证运行最常用的两种类型是晶振模块和集成硅振荡器晶振模块供给与分立晶振一样的精度硅振荡器的精度要比分立RC振荡器高多数状况下能够供给与陶瓷谐振槽路相当的精度。 功耗 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响放大器的电源电流以及电路内部的电容值所打算。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。比方，HC04反相器门电路的功率耗散电容值是90pF在4MHz5V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至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MAX737工作在4MHz时只需不到2mA的电流。十， 时钟电路晶振与时钟IC芯片主板时钟芯片电路供给应CPU，主板芯片组和各级总线〔CPU总线，AGP总线，PCI总线，PCIE总线等〕和主板各CPU把握下，按步就班，协调地完成各项功能工作：1.晶振的工作原理：主板时钟芯片即分频器的原始工作14.318MHZ的振荡频率，它是一个多谐为输入的回馈频率，象这样一个永无休止的循环自激过程。⒉在主板上常见的时钟晶振：有14.318M〔主时钟〕与32.768HZ〔南桥旁边的时钟〕IC芯片简介：他主要起着放大频率和缩小频率的作发生器〔晶振+IC芯片〕常工作。当晶振通电后发出的频率送入时钟IC芯片，它的各脚会传出相对应的频率通个时钟IC芯片旁边的电阻〔时钟IC芯片旁边左右两边一排的小电阻根本为220=22欧，330=33欧〕.AGP这些高速的时钟是由北桥内部供给应它的〔注有些主板AGP时钟不是由北桥供给的)将频率信号安排到主板各个部件〔PCI33MCPU100M133M200MI/O48M和33M&14M100M7&133M&200MIC芯片IC芯片.IC芯片的工作条件：①.供电→他的供电根本上都经过个子较大的贴片电感进入IC芯片〔贴片电感时钟IC芯片四周就可以找到由于他比其它帖片要胖一点IC23组：22.5V3.3V32.5V2.8VIC芯片后12组：1组为+3.3V23.3V2.5V②PG信号是在启动时输出电压都稳定后再给电脑一个启动用。PG信号根本是通过时钟IC芯片旁边的阻值较大的电阻〔10K4.7K电阻〕进入时钟IC芯片内部的〔PG1.5V〕当供电与PG都正常后时钟IC芯片内部才能正常工作，和晶体的阻值在450---700欧之间。在它的两脚各有1V左右的电压，由分频器供给。他才能把14.318晶振送来的时钟频率放大或缩小后输给主板的各个部件.十一，时钟电路构架架图PLL是Phase-LockedLoop的缩写，中文含意为锁相环。PLL根本上是一个闭环的反响把握系统，它可以使PLL的输出可以与一个参考信号保持固定的相位关系。PLL一般由鉴相器、电荷放大器〔ChargePump、低通滤波器、压控振荡器、以及某种形式的输出转换器组成。为了使得PLL的输出频率是参考时钟的倍数关系，在PLL的反响路径或〔和〕参考信号路径上还可以放置分频器。PLL的功能示意图如以以下图所示：号的频率鉴相器通过电荷放大器转变把握电压使压控振荡器就的输出频率提高假设压控振荡器的输出频率高于参考信号的频率鉴相器通过电荷放大器转变把握电压使压控振荡器就的输出通滤波器的作用是平滑电荷放大器的输出这样在鉴相器进展微小调整的时候系统趋向一个稳态。 负载电容及反响电阻 可能有些初学者会对晶振的频率感到惊异，12M、24M之类的晶振较好理解，选用如11.0592MHZ的晶振给人一种惊异的感觉这个问题解释起来比较麻烦假设初学者在练习串口编程的时候就会对此有所理解这种晶振主要是可以便利和准确的设计串口或其它异步通讯时的波特率。 问：我觉察在使用晶振时会和它并一个电阻,一般1M以上,我把它去掉,板子仍可正常工作,请问这个电阻有什么用?可以不用吗?我有看到过不用的!不理解~ 答：这个电阻是反响电阻，是为了保证反相器输入端的工作点电压在VDD/2，这样在振荡信号反馈在输入端时能保证反相器工作在适当的工作区虽然你去掉该电阻时，振荡电路仍工作了。但是假设从示波器看振荡波形就会不全都了，而且可能会造成振荡电路因工作点不适宜而停振。所以千万不要省略此电阻。这个电阻是为了使原来为规律反相器的器件工作在线性区,以获得增益,在饱和区是没有增益的,而没有增益是无法振荡的.假设用芯片中的反相器来作振荡,必需外接这个电阻,对于CMOS而言可以是1M以上,对于TTL则比较简洁,视不同类型(S,LS...)而定.假设是芯片指定的晶振引脚,如在某些微处理器中,常常可以不加,由于芯片内部已经制作了,要认真阅读DATASHEET的有关说明. 和晶振并联的电阻作为负载一般1M欧也有和晶振串联的电阻为谐振电阻. 问晶振的参数里有配用的谐振电容值比方说32.768K的是12.5pF；4.096M的是20pF.这个值和实际电路中晶振上接的两个电容值是什么关系？像DS1302用的就是32.768K的晶振，它内部的电容是6pF的 答：你所说的是晶振的负载电电路中，参与振荡的，与晶振串联或并联的电容值晶振电路的频率主要由晶振打算但既然负载电容参与振荡，必然会对频率起微调作用的。负载电容越小，振荡电路频率就会越高4.096MHz的负载电容为20pF，说明晶振本身的谐振频率<4.096MHz，但假设让20pF的电容参与振荡频率就会上升为4.096MHz。或许有人会问为什么这么麻烦，不如将晶振直接做成4.096MHz而不用负载电容？不是没有这样的晶振但实际电路设计中有多种振荡形式为了振荡反响信号的相移等缘由也有为了频率偏差便于调整等缘由大都电路中均有电容参与振荡。为了准确把握晶振电路中该用多大的电容，只要把握晶体负载电容应等于振荡回路中的电容+杂散电容就可以了。你所说的IC中6pF的电容就可看作杂散电容 石英晶体振荡器是利用石英晶〔二氧化硅的结晶体的压电效应制成的一种谐振器件它的根本构造大致是从一块石英晶体上按确定方位角切下薄片〔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。石英晶体的压电效应：假设在石英晶体的两个电极上加一电场，晶片就会产生气械变形。反之，假设在晶片的两侧施加机械压效应。留意，这种效应是可逆的。假设在晶片的两极上加交变电大，比其他频率下的振幅大得多，这种现象称为压电谐振，它与LC几何外形、尺寸等有关。十二，无源晶体与有源晶振的区分、应用范围及用法：1——DSP片内的振荡器，在datasheet上有建议的连接方法。无源晶体没有电压的问配外围电路〔用于信号匹配的电容、电感、电阻等高的石英晶体，尽可能不要承受精度低的陶瓷警觉。2、有源晶振——DSP的内部振荡器，信号质量好，比较稳定，而且连接方式相对简洁〔主要是做好电源滤波，通常使用一个电容和电感构成的PI型滤波网络，输出端用一个小阻值的电阻过滤信号即可源晶振通常的用法：一脚悬空，二脚接地，三脚接输出，四脚接需要选择好适宜输出电平，灵敏性较差，而且价格高。对于时序周密的晶振，甚至是高档的温度补偿晶振。有些DSP内部没有起振电路，只能使用有源的晶振，如TI的6000系列等。有贴的，体积和晶体相当，有的甚至比很多晶体还要小。十三， 几点留意事项：1、需要倍频的DSP