发布时间:2025-04-11 阅读量:2119 来源: 我爱方案网 作者: 扬兴晶振
【导读】在晶体的振荡电路中一般会设计两个电阻,一个是跨接在晶振两端,叫做反馈电阻Rf;一个接在IC的输出端,叫做限流电阻RD;同晶体相连旁接的电容称之为负载匹配电容,通过调整容值的大小可以改变振荡电路的频率,而这些波形频率测试就可以观察的到。
1、反馈电阻Rf:
晶体串联的主芯片内部是一个线性运算放大器,将输入进行反向180度输出,晶振处的负载电容提供另外180度的相移,整个环路的相移呈360度,满足振荡的相位条件,同时还要求闭环增益大于等于1,此时晶振才能正常工作。
在实际的产品设计时,晶振部分的电路会有下面2种电路,图1电路中,没有1M的反馈电阻,图2电路中,晶振会并联一个1M的电阻,
反馈电阻的作用,总结3点:
1)配合IC内部电路组成负反馈,移相,使放大器工作在线性区。
2)稳定输出幅度和相位。
3)增加振荡电路稳定性。比如在温度变化时,可以通过调整电阻值来维持振荡频率的稳定。
2、限流电阻RD:
这个电阻的作用是限制IC的驱动能力,并且与Cd组成一个低通滤波器,以确保振荡器的起振点在基频上,而不是在其他高次谐波频率点上(避免3次,5次,7次谐波频率)。如果晶振的功耗超过晶振制造商的给定值,外部电阻Rd是必需的,用以避免晶振被过分驱动。如果晶振的功耗小于晶振制造商的给定值,就不推荐使用Rd,可以预设0Ω。如图3所示
对Rd值的预估可以通过考虑由Rd和Cd的电压分压Rd/Cd实现(注意到Rd和Cd构成了一个分压/滤波器,考虑通带宽度应不小于振荡器频率),则有Rd的值等于Cd的电抗:
限流电阻的作用,总结3点:
1)抑制EMI。我们可通过调整阻值改善EMI。
2)避免晶振被过分驱动,保护晶振电气性能的稳定性。
3)作为TP点方便波形量测。
最后提醒大家,如果IC部分已含有反馈电阻,那么外部晶振电路无需再加反馈电阻。所以记得认真看IC手册。如果晶振电路不存在过驱问题,那这颗限流电阻也可以省去。
【小知识】时钟芯片一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路,英文名称:Real-time Clock/Calendar Chip(简称:RTC),可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时,具有闰年补偿功能。采用IIC通信接口。
晶振作为电子设备的"心跳发生器",其起振状态直接决定系统能否正常运行。本文深度解析四种检测方法的实战要点:示波器法需规避探头电容引发的停振风险,万用表电压法需警惕芯片故障导致的误判,频率计通过波形特征精准锁定起振状态,而听声辨振实为认知误区——人耳可闻的异常声响反而暴露晶振缺陷。随着5G/新能源产业爆发式增长,国产晶振厂商正加速技术攻坚,保障起振检测的可靠性已成为行业刚需。
可编程晶振改变频率的核心原理是:通过内部集成的锁相环(PLL)和数字分频/倍频电路,对基础石英晶体产生的固定频率进行精密的数学运算(分频、倍频、分数分频),最终输出一个用户通过数字接口(如I²C、SPI)编程设定的目标频率。
晶振是电路中可以提供高度稳定时钟信号的元器件。通常一个系统共用一个晶振,便于各部分保持同步,一起“干大事”。比如在我们常用的计算机系统中,晶振可比喻为各板卡的“心跳”发生器,如果主卡的“心跳”出现问题,必定会使其他各电路出现故障。人体的心跳搏动,离不开血液。晶振也是一样,离不开电流。
晶振自身产生时钟信号,为各种微处理芯片作时钟参考,晶振相当于这些微处理芯片的心脏,没有晶振,这些微处理芯片将无法工作。晶振的作用就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。晶振主要运用于单片机、DSP、ARM、PowerPC、CPLD/FPGA等CPU,以及PCI接口电路、CAN接口电路等通讯接口电路。