晶振就是负责和时间、周期有关的事情!
根据石英的特性,利用石英晶体的振荡来计时可以达到很高的准确度,比如石英钟,一天里可以只差万分之一秒!晶振因此也被广泛应用到集成电路电子产品当中。因其很高的精确性,对电脑的稳定性有很大的帮助!所以CPU的始终频率是由晶振负责的!
当然上面这几句话提到的更像是一些关于晶振的用途,并没有对于晶振这个名词过多的解释,让我们继续往下看...
晶振概述
晶振全称为晶体振荡器(英文Crystal Oscillators),其作用在于产生原始的时钟频率,这个频率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。
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。
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晶振
晶振基本工作原理
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。
晶振的主要参数
晶振的类别
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。
晶体谐振器
晶体谐振器现已被广泛使用,很多厂商在考虑成本因素的前提下,甚至用晶体谐振器代替振荡器。晶体谐振器常见有3种封装方式:金属、陶瓷、玻璃。其中金属封装最为常见,玻璃封装则最为便宜,但含铅(技术瓶颈);陶瓷封装价格介于两者之间,但技术要求高,目前产品比较成熟的厂家只有少数几家,如日本京瓷、台湾鸿星、浙江嘉康等。目前亚洲市场产销量较大的国内厂家是浙江东晶电子,还有台湾晶技这两家的客户都是日本一线电子厂家如松下电子,SONY等。需要说明的是目前市场主导产品盒型分为:49S,49SMD,SMD S3225,SMD 6035,SMD G8045。
有关晶体的正负极
晶振分为有源晶振和无源晶振。无源晶振只有两个引脚,没有所谓的正负极。有源晶振需要接电源才能工作,一般有四个引脚,其中有两个电源输入引脚,有正负极之分。
结语
晶振和晶体有着密不可分的关系,晶振的应用是超级强大的,不论是工业上还是生活中随处可见晶振的影子,只是那些非专业人士不知道而已,而对于我们这些关注电子行业的朋友则更应该深度来了解研究晶振,让其能更好的为我们服务...