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晶振的基本原理及特性
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晶振的基本原理及特性
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> 晶振的作用—有用就是任性
晶振的作用—有用就是任性
1. 的作用--的基本概念　　是电路中常用用的时钟元件，全称是叫晶体震荡器，它是利用具有压电效应的石英晶体片制成的。其作用在于产生原始的时钟频率，这个频率经过频率发生器的放大或缩小后就成了电脑中各种不同的总线频率。由于石英谐振器具有体积小、重量轻、可靠性高、频率稳定度高等优点，被应用于家用电器和通信设备中。石英谐振器因具有极高的频率稳定性，故主要用在要求频率十分稳定的振荡电路中作谐振元件。本文引用地址：2. --晶振的符号表示　　晶振在结构上分为两只脚的晶振和三只脚的晶振，它们在电路中的表示图形如下图所示。3. —都有哪些呢?　　晶体用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作，以提供稳定，精确地单频振荡。通常工作工作条件下，普通的晶振频率绝对精度可达百分之五十。高级的精确度更高。有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率，又称压控振荡器(VCO).　　主要分为以下几种：　　1.为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步，有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。　　2.晶振与锁相环电路配合使用，以提供系统所需的时钟频率。如果不同子系统需要不同频率的时钟信号，可以用与同一个晶振相连的不同锁相环来提供。知识延伸—晶振的工作原理　　晶振是晶体振荡器的简称，在电气上它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，如下图所示。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是串联谐振，较高的频率是并联谐振。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。知识延伸—晶振的分类　　晶体振荡器也分为无源晶振和有源晶振两种类型。　　无源晶体需要用片内的振荡器，在上有建议的连接方法。无源晶体没有电压的问题，信号电平是可变的，也就是说是根据起振电路来决定的，同样的晶体可以适用于多种电压，可用于多种不同时钟信号电压要求的，而且价格通常也较低。　　有源晶振不需要的内部振荡器，信号质量好，比较稳定，而且连接方式相对简单，不需要复杂的配置电路。4. 晶振的作用--晶振的应用　　晶振的应用领域十分广泛，晶振的四大应用领域。　　一、移动手持设备：最常见的移动手持设备是智能手机，除此之外，典型的还包括Ipad、手持游戏机、手持POS机等。　　二、消费电子：通常包括手提电脑、照相机、摄像机、耳机、音响、平板电脑等。　　三、通信网络：在通信网络通常分有线通信和无线通信。有线通信涵盖的技术领域包括：光传输网络、数据处理、连接功能等。无线网络涵盖的技术领域通常包括基带、连接接口、无线电等。　　四、医疗电子：常见的医疗电子设备包括：X射线成像、磁共振成像、超声波系统、内窥镜等。晶振的作用—参考资料　　1、　　描述：时钟晶振误差源及其实时校准　　2、　　描述：对晶振类型的分析　　3、　　描述：晶振的最大波特率及其误差介绍linux操作系统文章专题：
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　　晶振：即所谓和石英晶体时荡器的统称。不过由于在消费类电子产品中，用的更多，所以一般的概念中把晶振就等同于理解了。后者就是通常所指。
　　晶振好坏的测量，时常让初学者挠头。晶振的个头比较小，但是在主板上起的作用不小，因此晶振的检测是主板维修非常重要的环节。如何判断检测晶振的好坏呢？
　　1.用(R&10k挡)测晶振两端的值，若为无穷大，说明晶振无短路或漏电；再将插入市电插孔内，用手指捏住晶振的任一引脚，将另一引脚碰触顶端的金属部分，若氖泡发红，说明晶振是好的；若氖泡不亮，则说明晶振损坏。
　　2.用（或的档）测量其，一般损坏的晶振容量明显减小（不同的晶振其正常容量具有一定的范围，可测量好的得到，一般在几十到几百PF
　　3.贴近耳朵轻摇，有声音就一定是坏的（内部的晶体已经碎了，还能用的话频率也变了）
　　4.测试输出脚电压。一般正常情况下，大约是电压的一半。因为输出的是正弦波（峰峰值接近源电压），用测试时，就差不多是一半啦。
　　5.用代换法或测量。
　　晶体与晶振的检测方法与技巧
　　如何用测量晶振是否起振?
　　可以用测量晶振两个引脚电压是否是芯片工作电压的一半，比如工作电压是5V则测出的是否是2.5V左右。另外如果用镊子碰晶体另外一个脚，这个电压有明显变化，证明是起振了的.
　　小窍门：就是弄一节1.5V的接在晶振的两端把晶振放到耳边仔细的听，当听到哒哒的声音那就说明它起振了，就是好的嘛！
　　晶体检测方法
　　把拨在R&10K挡，测量石英晶体两引脚间的值应为无穷大。如果测量出的值不是无穷大甚至接近于零，则说明被测晶体漏电或击穿。
　　这种办法只能测晶体是否漏电，如果晶体内部出现断路，法就无能为力了，此时必须采用下面介绍的方法
　　2 .自制测试器
　　按图所示电路，焊接一个简易石英晶体测试器，就可以准确地测试出晶体的好坏。图中XS1、XS2两个测试插口可用小七脚或小九脚管座中拆下来的插口。发光管选择高的较好。
　　检测石英晶体时，把石英晶体的两个管脚插入到XS1和XS2两个插口中，按下SB，如果石英晶体是好的则由VT1、C1、C2等元器件构成的震荡电路产生震荡，震荡信号经C3耦合至VD2检波，检波后的直流信号电压使VT2导通，于是接在VT2集电极回路中的发光，指示被测石英晶体是好的，如果不亮，则说明被测石英晶体是坏的.本测试器测试石英晶体的频率很宽，但最佳工作频率为几百千赫至几十兆赫。
　　每个系统里都有晶振，全程是叫晶体震荡器，在系统里晶振的作用非常大，他结合内部的电路，产生所必须的时钟频率，的一切指令的执行都是建立在这个基础上的，晶振的提供的时钟频率越高，那的运行速度也就越快。
　　晶振用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作，以提供稳定，精确的单频振荡。在通常工作条件下，普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十。高级的精度更高。有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率，称为（VCO）。
　　晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和使用不同的晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。
　　晶振通常与电路配合使用，以提供系统所需的时钟频率。如果不同子系统需要不同频率的时钟信号，可以用与同一个晶振相连的不同来提供。
　　下面我就具体的介绍一下晶振的作用以及原理，晶振一般采用如图1a的三端式(考毕兹) 交流等效；实际的晶振交流等效电路如图1b，其中Cv是用来调节振荡频率，一般用加上不同的反偏电压来实现，这也是压控作用的机理；把晶体的等效电路代替晶体后如图1c。其中Co，C1，L1，RR是晶体的等效电路。
　　分析整个振荡槽路可知，利用Cv来改变频率是有限的：决定振荡频率的整个槽路C=Cbe,Cce,Cv三个串联后和Co并联再和C1串联。可以看出：C1越小，Co越大，Cv变化时对整个槽路的作用就越小。因而能“压控”的频率范围也越小。实际上，由于C1很小(1E-15量级)，Co不能忽略(1E-12量级，几PF)。所以，Cv变大时，降低槽路频率的作用越来越小，Cv变小时，升高槽路频率的作用却越来越大。这一方面引起压控特性的非线性，压控范围越大，非线性就越厉害；另一方面，分给振荡的反馈电压(Cbe上的电压)却越来越小，最后导致停振。通过晶振的原理图你应该大致了解了晶振的作用以及工作过程了吧。采用泛音次数越高的晶振，其等效C1就越小；因此频率的变化范围也就越小。
　　的时钟源可以分为两类：基于机械件的时钟源，如晶振、陶瓷谐振槽路；RC（、）。一种是皮尔斯配置，适用于晶振和陶瓷谐振槽路。另一种为简单的分立RC。
　　用测量是否工作的方法：测量两个引脚电压是否是芯片工作电压的一半，比如工作电压是的+5V则是否是2.5V左右。另外如果用镊子碰晶体另外一个脚，这个电压有明显变化，证明是起振了的。
　　晶振的类型有SMD和DIP型，即贴片和插脚型 。
　　先说DIP：常用尺寸有HC-49U/T，HC-49S，UM-1，UM-5，这些都是MHZ单位的。
　　再说SMD：有，，这里面又分四个焊点和二个焊点的，对我们公司来说默认的是四个焊点的，两个焊点的材料要求进口，周期长，一般说两个焊点的做不了。
　　也分为无源晶振和两种类型。无源晶振与（谐振）的英文名称不同，无源晶振为crystal（晶体），而则叫做oscillator（）。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；是一个完整的谐振。与都是提供稳定电路频率的一种电子器件。是利用石英晶体的来起振，而是利用石英晶体和内置IC共同作用来工作的。直接应用于电路中，工作时一般需要提供3.3V电压来维持工作。比多了一个重要技术参数：谐振（RR），没有要求。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。
　　1、小型化、薄片化和片式化：为满足移动电话为代表的便携式产品轻、薄、短小的要求，的封装由传统的裸金属外壳覆塑料金属向陶瓷封装转变。例如TCXO这类器件的体积缩小了30～100倍。采用SMD封装的TCXO厚度不足2mm，目前5&3mm尺寸的器件已经上市。
　　2、高精度与高稳定度，无补偿式总精度也能达到&25ppm，的频率稳定度在10～7℃范围内一般可达&20～100ppm，而在同一温度范围内频率稳定度一般为&0.0001～5ppm，控制在&25ppm以下。
　　3、低噪声，高频化，在中是不允许频率颤抖的，相位噪声是表征频率颤抖的一个重要参数。主流产品的相位噪声性能有很大改善。除外，其它类型的最高输出频率不超过200MHz。例如用于等移动电话的UCV4系列，其频率为650～1700MHz，电压2.2～3.3V，工作电流8～10mA。
　　4、低功能，快速启动，低电压工作，低电平驱动和低电流消耗已成为一个趋势。电压一般为3.3V。许多TCXO和产品，电流损耗不超过2mA。的快速启动技术也取得突破性进展。例如日本精工生产的VG—2320SC型，在&0.1ppm规定值范围条件下，频率稳定时间小于4ms。日本东京陶瓷公司生产的SMDTCXO，在振荡启动4ms后则可达到额定值的90[%]。OAK公司的10～25MHz的产品，在预热5分钟后，则能达到&0.01ppm的稳定度。在电子学上，通常将含有晶体管元件的电路称作&有源电路&（如有源音箱、有源滤波器等），而仅由阻容元件组成的电路称作&无源电路&。电脑中的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）。无源晶振是有2个引脚的无极性元件，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；有源晶振有4只引脚，是一个完整的振荡器，其中除了石英晶振以外，还有晶体管和阻容元件，因此体积较大。
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石英晶体振荡器的频率稳定度可达10^-9/日，甚至10^-11。例如10MHz的振荡器，频率在一日之内的变化一般不大于0.1Hz。因此，完全可以将晶体振荡器视为恒定的基准频率源(石英表、电子表中都是利用石英晶体来做计时的基准频率)。从PC诞生至现在，主板上一直都使用一颗14.318MHz的石英晶体振荡器作为基准频率源。主板上除了这颗14.318MHz的晶振，还能找到一颗频率为32.768MHz晶振，它被用于实时时钟(RTC)电路中，显示精确的时间和日期
&&& 方形有源晶振引脚分布：
&&& 1、正方的，使用DIP-8封装，打点的是1脚。 1-NC； 4-GND； 5-Output； 8-VCC
&&& 2、长方的，使用DIP-14封装，打点的是1脚。1-NC； 7-GND； 8-Output； 14-VCC
&&& 1、电源有两种，一种是TTL，只能用5V，一种是HC的，可以3.3V/5V
&&& 2、边沿有一个是尖角，三个圆角，尖角的是一脚，和打点一致。
&&& Vcc outNC（点） GND.
&&&&有源温补型晶体为四角方形或矩形金属盒子，看着标称一面（顶），左下空脚，右下地，左上VCC（5V），右上输出。接上电源可以用示波器看到波形。
&&& 值得提出的是，振荡器的控制脚1脚，常规是NC悬空，或者是通过一个电阻接到VCC。实际上控制1脚还可以作为停止振荡器工作的功能。当控制脚输入高电平或者悬空的时候，晶体振荡器可分为（石英振荡器,压控振荡器,温补晶振,VC-TCXO振荡器）一上电就一直工作，当控制脚1脚接低电平&0&时，振荡器输入为高阻态，或者没有波形输出。这样的好处是可以使电路有待机功能，减少功耗。
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