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最全面剖析有源晶振使用用法和在電路中發(fā)揮的作用

來源:http://m.11ed.cn 作者:金洛電子銷售 2017年05月04
        在一個(gè)完整的振蕩器,里面除了石英晶體外,還有晶體管和阻容元件。有源晶振不需要DSP的內(nèi)部振蕩器,信號質(zhì)量好,比較穩(wěn)定,而且連接方式相對簡單(主要是做好電源濾波,通常使用一個(gè)電容和電感構(gòu)成的PI型濾波網(wǎng)絡(luò),輸出端用一個(gè)小阻值的電阻過濾信號即可),不需要復(fù)雜的配置電路。相對于無源晶體,有源晶振的缺陷是其信號電平是固定的,需要選擇好合適輸出電平,靈活性較差,價(jià)格相對較高。對于時(shí)序要求敏感的應(yīng)用,還是有源的晶振好,因?yàn)榭梢赃x用比較精密的晶振,甚至是高檔的溫度補(bǔ)償晶振。有些DSP內(nèi)部沒有起振電路,只能使用有源的晶振,如TI的6000系列等。有源晶振相比于無源晶體通常體積較大,但現(xiàn)在許多有源晶振是表貼的,體積和晶體相當(dāng),有的甚至比許多晶體還要小。進(jìn)口晶體振蕩器型號縱多,而且每一種型號的引腳定義都有所不同,接發(fā)也不同,下面我介紹一下有源晶振引腳識別,以方便大家有個(gè)點(diǎn)標(biāo)記的為1腳,按逆時(shí)針(管腳向下)分別為2、3、4。

       電子線路中的晶體振蕩器也分為無源晶振和有源晶振兩種類型。無源晶振與有源晶振的英文名稱不同,無源晶振為crystal(晶體),而有源晶振則叫做oscillator(振蕩器)。無源晶振是有2個(gè)引腳的無極性元件,需要借助于時(shí)鐘電路才能產(chǎn)生振蕩信號,自身無法振蕩起來,所以“無源晶振”這個(gè)說法并不準(zhǔn)確;有源晶振有4只引腳,是一個(gè)完整的振蕩器,其中除了石英晶體外,還有晶體管和阻容元件,因此體積較大。本文重點(diǎn)介紹電子線路的“大動脈”-有源晶振。
1、分布介紹
1、正方的,使用DIP-8封裝,打點(diǎn)的是1腳。
1-NC;4-GND;5-Output;8-VCC
2、長方的,使用DIP-14封裝,打點(diǎn)的是1腳。
1-NC;7-GND;8-Output;14-VCC

        
2、實(shí)際數(shù)據(jù)
       測試樣品為TOYOCOM的711SC1.000M的輸出頻率,1腳懸空,2腳接地,3腳輸出,4叫接+5V;1.4V就開始起振,峰值電壓1.64V,但是工作頻率會有一定的偏差;3V時(shí)峰值電壓3.24V,工作頻率1.000M,輸出頻率準(zhǔn)確;5V時(shí)峰值電壓為5.6V,工作頻率1.000M,輸出頻率準(zhǔn)確。
可見,有源晶振在電路中發(fā)揮著舉足輕重的作用。相對于無源晶體,有源晶振的信號電平是固定的,需要選擇好合適輸出電平。而對于時(shí)序要求敏感的應(yīng)用,個(gè)人認(rèn)為還是有源的晶振好,因?yàn)榭梢赃x用比較精密的晶振,甚至是高檔的溫補(bǔ)晶振。總之選擇合適的晶振還要根據(jù)電路的需要。
3、有源晶振的用法
       有源晶振通常的用法:一腳懸空,二腳接地,三腳接輸出,四腳接電壓。有源貼片晶振不需要CPU的內(nèi)部振蕩器,信號質(zhì)量好,比較穩(wěn)定,而且連接方式相對簡單(主要是做好電源濾波,通常使用一個(gè)電容和電感構(gòu)成的PI型濾波網(wǎng)絡(luò),輸出端用一個(gè)小阻值的電阻過濾信號即可),不需要復(fù)雜的配置電路。相對于無源晶體,有源晶振的缺陷是其信號電平是固定的,需要選擇好合適輸出電平,靈活性較差,而且價(jià)格高。有源晶振是由石英晶體組成的,石英晶片之所以能當(dāng)為振蕩器使用,是基于它的壓電效應(yīng):在晶片的兩個(gè)極上加一電場,會使晶體產(chǎn)生機(jī)械變形;在石英晶片上加上交變電壓,晶體就會產(chǎn)生機(jī)械振動,同時(shí)機(jī)械變形振動又會產(chǎn)生交變電場,雖然這種交變電場的電壓極其微弱,但其振動頻率是十分穩(wěn)定的。當(dāng)外加交變電壓的頻率與晶片的固有頻率(由晶片的尺寸和形狀決定)相等時(shí),機(jī)械振動的幅度將急劇增加,這種現(xiàn)象稱為“壓電諧振”。     
       石英晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度可達(dá)10^-9/日,甚至10^-11。例如10MHz的振蕩器,頻率在一日之內(nèi)的變化一般不大于0.1Hz。因此,完全可以將晶體振蕩器視為恒定的基準(zhǔn)頻率源(石英表、電子表中都是利用石英晶體來做計(jì)時(shí)的基準(zhǔn)頻率)。從PC誕生至現(xiàn)在,主板上一直都使用一顆14.318MHz的石英晶體振蕩器作為基準(zhǔn)頻率源。主板上除了這14.318MHz的晶振,還能找到一顆頻率為32.768MHz的晶振,它被用于實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)電路中,顯示精確的時(shí)間和日期。
        
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