当前位置:首页 > 公众号精选 > 玩转嵌入式
[导读]晶振在电路板中随处可见,只要用到处理器的地方就必定有晶振的存在,即使没有外部晶振,芯片内部也有晶振。

晶振在电路板中随处可见,只要用到处理器的地方就必定有晶振的存在,即使没有外部晶振,芯片内部也有晶振。


一、晶振概述

晶振一般指晶体振荡器。晶体振荡器是指从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片(简称为晶片),石英晶体谐振器,简称为石英晶体或晶体、晶振;


而在封装内部添加IC组成振荡电路的晶体元件称为晶体振荡器。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。


二、晶振工作原理
石英晶体振荡器是利用石英晶体的压电效应制成的一种谐振器件,它的基本构成大致是:从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片,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。

若在石英晶体的两个电极上加一电场,晶片就会产生机械变形。反之,若在晶片的两侧施加机械压力,则在晶片相应的方向上将产生电场,这种物理现象称为压电效应。如果在晶片的两极上加交变电压,晶片就会产生机械振动,同时晶片的机械振动又会产生交变电场。在一般情况下,晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅非常微小,但当外加交变电压的频率为某一特定值时,振幅明显加大,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回路的谐振现象十分相似。它的谐振频率与晶片的切割方式、几何形状、尺寸等有关。

当晶体不振动时,可把它看成一个平板电容器称为静电电容C,它的大小与晶片的几何尺寸、电极面积有关,一般约几个皮法到几十皮法。当晶体振荡时,机械振动的惯性可用电感L来等效。一般L的值为几十豪亨到几百豪亨。晶片的弹性可用电容C来等效,C的值很小,一般只有0.0002~0.1皮法。晶片振动时因摩擦而造成的损耗用R来等效,它的数值约为100欧。由于晶片的等效电感很大,而C很小,R也小,因此回路的品质因数Q很大,可达1000~10000。加上晶片本身的谐振频率基本上只与晶片的切割方式、几何形状、尺寸有关,而且可以做得精确,因此利用石英谐振器组成的振荡电路可获得很高的频率稳定度。

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,一个计数器和一个保持寄存器。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,计数器从保持寄存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。
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15皮或12.5皮,如果再考虑元件引脚的等效输入电容,则两个22皮的电容构成晶振的振荡电路就是比较好的选择。

免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

本站声明: 本文章由作者或相关机构授权发布,目的在于传递更多信息,并不代表本站赞同其观点,本站亦不保证或承诺内容真实性等。需要转载请联系该专栏作者,如若文章内容侵犯您的权益,请及时联系本站删除。
换一批
延伸阅读

在科技日新月异的今天,软板作为一种具有柔性、可折叠、可弯曲等特点的电路板,在电子产品、医疗仪器、汽车电子、航天航空等领域的应用日益广泛。然而,对于软板的品质与性能的把控,一直是业界关注的重要课题。软板裸测,作为软板质量检...

关键字: 软板裸测 软板 电路板

在电子科技领域,VCC电压是一个极为重要且频繁提及的概念。它直接关系到电子设备、电路板的正常工作,以及整体系统的稳定性和效率。那么,VCC电压究竟是多少伏呢?本文将详细解析VCC电压的概念、特点及其在电子科技领域的应用,...

关键字: vcc电压 电路板 电子设备

尼得科株式会社将扩大其位于泰国的服务器用水冷模块CDU(Coolant Distribution Unit)生产线,计划在目前的月产能200 台基础上于 2024 年 6 月增加到每月 2,000 台。

关键字: 人工智能 电源 电路板

将覆铜板(一种玻璃纤维或环氧树脂材料,两面都覆有铜膜)切割成所需的大小。覆铜板是PCB的基础材料,用于固定电子元件和提供电路连接的路径。

关键字: PCB 电路板 覆铜板

【2024 年 3 月 21日美国德州普拉诺讯】Diodes 公司 (Diodes) (Nasdaq:DIOD) 发布 SDT2U30CP3 (30V/2A)、SDT2U40CP3 (40V/2A) 和 SDT2U60C...

关键字: 肖特基整流器 二极管 电路板

随着电子设备向更高性能、更小尺寸的方向发展,其对PCB的精密度和性能要求也越来越高。

关键字: PCB设计 电路板

新电阻器系列具有出色性能和可靠性,为开发人员提供新功能、温度耐受性和节省空间选项

关键字: 电阻器 电路板 电流

59177系列是安保、测量、电器和便携式电池供电物联网应用的理想选择

关键字: 物联网 磁簧开关 电路板

晶振,即晶体振荡器,是许多电子设备中的关键元件,为电路提供稳定的时钟信号。当晶振出现故障或损坏时,会对电子设备的性能产生影响。本文将详细讨论晶振坏了的现象。

关键字: 晶振 振荡器 电子设备

晶振,即晶体振荡器,是一种利用晶体物理特性制作的电子元件,它在现代电子设备中发挥着重要的作用。本文将详细介绍晶振的作用和原理。

关键字: 晶振 振荡器 电子元件
关闭
关闭