晶振是数字电路设计中关键先生,通常在电路设计当中,晶振都当作数字电路中的心脏部分,数字电路的所有工作都离不开时钟信号,而恰好晶振便是直接控制整个系统正常启动的那个关键按钮,可以说要是有数字电路设计的地方就可以看到晶振。

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· 晶振的定义

晶振一般是指石英晶体振荡器和石英晶体谐振器两种,也可以直接叫晶体振荡器。都是利用石英晶体的压电效应制作而成。

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它的工作原理是这样:在晶体两个电极上加上电场后,晶体会发生机械变形,相反的,若是在晶体的两端加上机械压力后,晶体又会产生电场。这种现象是可逆的,所以利用晶体的这种特性,在晶体两端加上交变电压,晶片就会产生机械振动,同时又会产生交变电场。但是晶体产生的这种振动和电场一般都会很小,但只要在某个特定频率下,振幅就会明显增大,就类似我们电路设计者常能见到的LC回路谐振同理。

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· 晶振的分类
①无源晶振
无源晶振为晶体,一般是2引脚的无极性器件(部分无源晶振有无极性的固定引脚)。
无源晶振一般需借助于负载电容形成的时钟电路才能产生振荡信号(正弦波信号)。
②有源晶振
有源晶振为振荡器,通常是4个引脚。有源晶振不需要CPU的内部振荡器,产生方波信号。有源晶振供电便能产生一个时钟信号。
有源晶振信号稳定,质量较好,而且连接方式比较简单,精度误差比无源晶振更小,价格比无源晶振稍贵。

· 晶振的基本参数

一般晶振的基本参数有:频率、工作温度、频差、工作电压、匹配电容、封装尺寸、输出方式等。
晶振的核心频率:一般晶振频率的选择取决于频率元器件的要求规定,像MCU一般是一个范围,大部分都是从4M到几十M不等。
晶振的精度:晶振的精度普遍在±5PPM、±10PPM、±20PPM、±50PPM等,高精度的时钟芯片一般在±5PPM之内,一般运用都会选择在±20PPM左右。
晶振的匹配电容:通常通过调整匹配电容的值,可以更改晶振的核心频率,目前在做高精度晶振时,都是用该方法来进行调整。