标签: 低频晶振

高频晶振适合需要快速处理和高精度的场合，而低频晶振则通常用于低功耗和抗干扰能力较强的设备。今天凯擎小妹带您了解一下高频和低频晶振的优势，以及选择频率需要考虑的因素。如果您对晶振参数的选型存在疑问，欢迎垂询。 高频晶振的优势 1. 处理速度快： 高频晶振产生快速的时钟信号，提升设备的处理能力。因此适合需要快速计算和瞬时响应的应用。高速通信协议如以太网、Wi-Fi等，要求高频时钟以支持快速的数据传输。图像处理和视频编解码需要高性能处理器驱动以实现实时处理。 2. 高精度：高频晶振提供更高的时钟精度，减少时钟抖动和误差。精确的时间同步需求如GPS定位。音频和视频同步需要高精度的时钟源确保录制和播放的同步。 3. 设计灵活： 高频晶振可以通过分频器实现多种频率需求，提供设计上的灵活性。这使开发者能在单一设计中支持多个频率要求的组件。 低频晶振的优势 1. 功耗低：低频晶振能耗较低，适合电池驱动的设备，特别是需要长期待机模式的应用。便携式电子设备如手表和手持式健康监测仪。传感器网络和物联网设备通常需要低功耗设计以延长电池寿命。 2. 抗干扰能力强：低频信号通常不易受到电磁干扰，提升设备的稳定性和可靠性。在工厂环境中的工业设备，可以更好地防止复杂环境中的电磁噪声。远程监控和安全系统，使用低频晶振改善可靠性。 3.设计简单：低频无源晶振通常涉及较简单的电路布局和PCB设计，降低了阻抗匹配和电磁兼容性难度。 选择晶振频率的原则 1. 应用场合： 在多媒体处理、实时数据分析、以及通信设备的应用中，高频时钟信号可以提高处理器的性能和响应速度。低频晶振可以满足简单的时间管理应用。 2. 评估功耗与热管理： 选择低频晶振可以减少能耗，延长设备的电池寿命，适用于便携式设备和长期待机系统。高频晶振可能增加热输出，需在设计中考虑有效的散热措施。 3. 电磁兼容性：低频晶振在高电磁干扰的环境下具有较强的抗干扰能力，适合工业设备和复杂电磁环境中的应用。而在需要高速数据传输的场合，使用高频晶振时需通过精心设计PCB和采取屏蔽措施以减少EMI影响。 4. 电路设计复杂度与扩展性：高频设计要求有更复杂的PCB布局，精准的阻抗匹配与多层板考虑是关键。低频设计较为简单，适合预算有限的小型设备。通过分频器和锁相环，可以支持多频率的需求设计。 5. 成本与市场供货： 高频设计可能增加设计复杂性及制造成本，而低频设计则在成本控制上更有优势。另外， 32.768kHz 、 8MHz 和16MHz等晶振频率为常见频率，能够降低采购风险及成本。

32.768kHz的晶体和振荡器主要应用于实时时钟，具有小体积低功耗的特点。其产生的振荡信号可以通过分频器进行15次分频后可以得到1Hz的秒信号： 32.768K=32768=2^15 RTC通过32.768kHz的晶振中获取1Hz的时钟信号来确定时间和日期。KOAN晶振有多种选择来满足您的需求：谐振器/振荡器，直插/贴片，音叉/AT切晶片。 (图片来源：electronics-lab） 音叉Tuning Fork 切型和温度特性 音叉晶振的温度特性曲线是负二次方程曲线,以理想室温+25°C为中心的向下抛物线，温度走低或走高都会使频率稳定度变差。因此需要考虑使用环境温度和精度。在25℃的室温下，调整频差一般为±20ppm. 也就是一天快或慢1.7秒，每年误差为10.34分钟。KOAN晶振团队凭借多年积累的经验，能够为您快速提供优于行业标准的晶振。 参数：负载电容&电容匹配 32.768kHz的无源晶振有圆柱和贴片的多种尺寸选择。值得注意的是，无源晶振的内部没有独立起振电路，用户需要精准的匹配外部电容才可以输出信号。负载电容(CL)是必选参数之一。如果晶体两端的等效电容和标称负载电容存在差异，晶体输出的频率将会和标称工作频率产生偏差，叫做频偏。所以，电路匹配电容CL1 CL2加上电路的杂散电容Cstray，越接近晶体的负载电容CL，晶体输出的频率则越精准. AT切割晶片 切型和温度特性 AT切的切角为35°15' 是晶体谐振器里最常用的切型 。频率和温度是三次函数关系。AT切割的温度曲线相对平滑，除了普通的时钟振荡器，温补晶振内部也会用AT切割晶片。另外，AT切晶振在高低温的工作环境中，频率稳定性也相对较好。 振荡器选择 有源晶振比无源晶振输出信号质量好，稳定度高，不受外部电路影响，内部有独立的起振芯片。普通时钟晶振没有温度补偿功能，也没有电压控制功能。时钟振荡器32.768kHz三种可以选择的尺寸。温补晶振 (TCXO; KT系列)利用压电晶体的物理特性，通过温度补偿电路减少环境温度对振荡频率的影响，从而提高频率稳定性,有两款32.768kHz频率的规格可供选择.

         最近项目中使用FREESCALE，K60的芯片，在小批量试产的时候出现了部分晶振不能起振的情况，搞了几天，一直没有搞定，怀疑过晶振品质的问题，后来查阅低频32768Hz的晶振为西铁城手表晶振，内阻60k，外部负载电容为12.5p，现实的电路班上使用了18P的晶振进行匹配，出现设备外部时钟不能起振的情况，查找原因，去掉外部晶振依然是同样的问题，笔者非常困惑，出现的现象是时候时不好，很多朋友使用过ST的芯片的时候可能也出现了同样的问题和困惑，后来经过艰苦卓绝的努力很付出两个不眠夜的代价来研究这个现场，来发表一下个人的观点和看法欢迎拍砖，驻足看完全文分析。         先谈低频手表晶振，一般来说外部负载电容为12.5pF，匹配晶振的时候有相关方法，我简要谈一下。理论上匹配电容越大在起振后会越加稳定，但是带来的风险是晶振起振困难。          接下来我们来看单片机内部的起振电路，为什么低频低功耗单片机不容易起振，原因分析如下：低频晶振的等效阻抗一般都较大，有些单片机的晶振引脚的内部阻抗不大，导致不易起振。解决方法如下：      1.建议单片机内部等效阻抗大于等于10倍的晶振等效阻抗。       2.可以考虑给晶振并联一个10M欧姆的电阻试试。      为什么这么解决，再接着往下看内电路：      图片在附件中，我们可以看出改电路为一个正反馈的电路，需要起振就需要加上反馈电阻，这样容易使得电路比较容易的起振。         freescale设计中带有内部电容，我们可以利用改变内部匹配电容来使得晶振起振，观察起振电路为一个自激式启动方式，需要对源有扰动才能产生振荡，我们假设我们的电源信号一点噪声都没有，那么理论上晶振是不会起振的，因为没有满足正反馈自激的条件，这样的结果非常可悲，你的晶振再也跑不起来了。        对于k60的不起振问题或者是起振不稳定的问题，我的解决方法是，在程序启动后，软件配置匹配电容，每配置一次电容，就去检查一下时钟有没有走，如果没有走，继续通过软件更换匹配电容，直到起振。