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晶振的部分主要参数
频率准确度:在标称电源电压、标称负载阻抗、基准温度(25℃)以及其他条件保持不变 ,晶体振荡器的频率相对与其规定标称值的最大允许偏差,即(fmax-fmin)/f0。 温度稳定度:其他条件保持不变,在规定温度范围内晶体振荡器输出频率的最大变化量相 对于温度围内输出频率极值之和的允许频偏值,即(fmax-fmin)/(fmax+fmin)。 频率调节范围:通过调节晶振的某可变元件改变输出频率的范围。 负载特性:其他条件保持不变,负载在规定变化范围内晶体振荡器输出频率相对于标称负 载下的输出频率的最大允许频偏。 电压特性:其他条件保持不变,电源电压在规定变化范围内晶体振荡器输出频率相对于标 称电源电压下的输出频率的最大允许频偏。 杂波:输出信号中与主频无谐波(副谐波除外)关系的离散频谱分量与主频的功率比,用 dBc表示。 谐波:谐波分量功率Pi与载波功率P0之比,用dBc表示。 频率老化:在规定的环境条件下,由于元件(主要是石英谐振器)老化而引起的输出频率 随时间的系统漂移过程。通常用某一时间间隔内的频差来量度。对于高稳定晶振,由于输 出频率在较长的工作时间内呈近似线性的单方向漂移,往往用老化率(单位时间内的相对 频率变化)来量度。
晶振的功能作用
晶振在应用具体起到的作用,微控制器的时钟 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;RC电阻、电容)振荡器。一 种是皮尔斯振荡器配臵,适用于晶振和陶瓷谐振槽 路。另一种为简单的分立RC振荡器。基于晶振与陶 瓷谐振槽路的振荡器通常能提供非常高的初始精度 和较低的温度系数。RC振荡器能够快速启动,成本 也比较低,但通常在整个温度和工作电源电压范围 内精度较差,会在标称输出频率的5%至50%范围内变化。但其性能受环境条件 和电路元件选择的影响。需认真对待振荡器电路的元件选择和线路板布局。在使 用时,陶瓷谐振槽路和相应的负载电容必须根据特定的逻辑系列进行优化。具有 高Q值的晶振对放大器的选择并不敏感,但在过驱动时很容易产生频率漂移(甚 至可能损坏)。影响振荡器工作的环境因素有:电磁干扰(EMI)、机械震动与 冲击、湿度和温度。这些因素会增大输出频率的变化,增加不稳定性,并且在有 些情况下,还会造成振荡器停振。
晶振的基本分类
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 用石英晶体和内臵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。
晶振的基本概述
晶振一般叫做晶体谐振器,是一种机电器件,是 用电损耗很小的石英晶体经精密切割磨削并镀上电极 焊上引线做成。这种晶体有一个很重要的特性,如果 给它通电,它就会产生机械振荡,反之,如果给它机 械力,它又会产生电,这种特性叫机电效应。他们有 一个很重要的特点,其振荡频率与他们的形状,材料 ,切割方向等密切相关。由于石英晶体物理性能非常稳定,热膨胀系数非 常小,其振荡频率也非常稳定,由于控制几何尺寸可以做到很精密,因此 ,其谐振频率也很准确。根据石英晶体的机电效应,我们可以把它等效为 一个电磁振荡回路,即谐振回路。他们的机电效应是机-电-机-电..的不断转 换,由电感和电容组成的谐振回路是电场-磁场的不断转换。在电路中的应 用实际上是把它当作一个高Q值的电磁谐振回路。由于石英晶体的损耗非 常小,即Q值非常高,做振荡器用时,可以产生非常稳定的振荡,作滤波 器用,可以获得非常稳定和陡削的带通或带阻曲线。
课程小论文——
晶振的有关知识
西华大学《模拟电子技术》示范课
组员:植涛 王威 吕亚楠 谢文彬 孔麟 序号:87 58 88 86 91 主讲:孔麟
一三年十二月制
前言
在学到第九章正弦波振荡电路这一章后,我们 又接触到了一个新的器件——晶振。上课的时候听 老师讲是晶体振荡器,但却不是很了解,所以下来 后上网浏览了一下,看到了一些有关晶振的知识, 觉得有用,就记下来了,分享给大家,希望对大家 对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。
摘要
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,连线合理布臵 ,将测试及外围电路对晶振指标的影响降至最低。论文简单 介绍了晶振的基本概念,主要参数,基本分类,工作原理, 功能作用,发展趋势以及种类简介。