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晶振电路原理_
来源:欧宝体育手机版app官网    发布时间:2023-07-10 14:49:58
  • 产品详情

  石英晶体振动器是高精度和高安稳度的振动器,被广泛运用于彩电、计算机、遥控器等各类振动电路中,以及通讯体系中用于频率发生 器、为数据处理设备发生时钟信号和为特定体系供给基准信号。

  3.一般情况下,增大负载电容会使振动频率下降,而减小负载电容会使振动频率升高

  4.负载电容是指晶振的两条引线衔接IC块内部及外部一切有用电容之和,可看作晶振片在电路中串接电容。负载频率不同决议振动器的振 荡频率不同。标称频率相同的晶振,负载电容不必定相同。因为石英晶体振动器有两个谐振频率,一个是串联揩振晶振的低负载电容晶振: 另一个为并联揩振晶振的高负载电容晶振。所以,标称频率相同的晶振交换时还必须要求负载电容一至,不能冒然交换,否则会构成电器工 作不正常。

  一般晶体振动器(SPXO)可发生10^(-5)~10^(-4)量级的频率精度,规范频率1—100MHZ,频率安稳度是±100ppm。SPXO没有选用任 何温度频率补偿办法,价格低廉,一般用作微处理器的时钟器材。封装尺度规模从21×14×6mm及5×3.2×1.5mm。

  电压控制式晶体振动器(VCXO)的精度是10^(-6)~10^(-5)量级,频率规模1~30MHz。低容差振动器的频率安稳度是±50ppm。一般用 于锁相环路。封装尺度14×10×3mm。

  晶振电路都是在一个反相扩大器的两头接入晶振,再有两个电容别离接入到晶振的两头,另一个电容则接地,这两个电容串联的电容量就等 于负载电容。详细电路如下图所示。

  晶振有一个重要的参数,那便是负载电容值,挑选与负载电容值持平的并联电容,就能够得到晶振标称的谐振频率。

  一般的晶振振动电路都是在一个反相扩大器(留意是扩大器不是反相器)的两头接入晶振,再有两个电容别离接到晶振的两头,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,请留意一般IC的引脚都有等效输入电容,这个不能疏忽。

  晶振起振原理 石英晶片所以能做振动电路(谐振)是依据它的压电效应,从物理学中知道,若在晶片的两个极板间加一电场,会使晶体发生机械变形;反 之,若在极板间施加机械力,又会在相应的方向上发生电场,这种现象称为压电效应。 如在极板间所加的是交变电压,就会发生机械变形振动,一起机械变形振动又会发生交变电场。一般来说,这种机械振动的振幅是比较小 的,其振动频率则是很安稳的。 但当外加交变电压的频率与晶片的固有频率(决议于晶片的尺度)持平时,机械振动的起伏将急剧添加,这种现象称为压电谐振,因而石英 晶体又称为石英晶体谐振器。其特色是频率安稳度很高。

  或许有些初学者会对晶振的频率感到古怪,12M、24M之类的晶振较好了解,选用如11.0592MHZ的晶振给人一种古怪的感觉,这个问题解 释起来比较费事,假如初学者在操练串口编程的时分就会对此有所了解,这种晶振首要是能够便利和准确的规划串口或其它异步通讯时的波 特率。

  晶振电路中,在2个24pf的起振电容的接地端之间串上一个1M欧姆的电阻有什么效果? 应该是反应效果,安稳振动效果

  石英晶体振动器是运用石英晶体的压电效应来起振,而石英晶体谐振器是运用石英晶体和内置IC来一起效果来作业的。

  振动器直接运用于电路中,谐振器作业时一般需求供给3.3V电压来保持作业。振动器比谐振器多了一个重要技术参数为:谐振电阻 (RR),谐振器没有电阻要求。RR的巨细直接影响电路的功能,也是各商家竞赛的一个重要参数。

  温度补偿式晶体振动器(TCXO)选用温度灵敏器材进行温度频率补偿,频率精度到达10^(-7)~10^(-6)量级,频率规模1—60MHz,频 率安稳度为±1~±2.5ppm,封装尺度从30×30×15mm至11.4×9.6×3.9mm。一般用于手持电话、蜂窝电话、双向无线通讯设备等。

  恒温控制式晶体振动器(OCXO)将晶体和振动电路置于恒温箱中,以消除环境温度改动对频率的影响。OCXO频率精度是10^(-10)至 10^(-8)量级,对某些特别运用乃至到达更高。频率安稳度在四种类型振动器中最高。

  一、石英晶体振动器的根本原理 1、石英晶体振动器的结构 石英晶体振动器是运用石英晶体(二氧化硅的结晶体)的压电效应制成的一种谐振器材,它的根本构成大致是:从一块石英晶体上按必定 方位角切下薄片(简称为晶片,它能够是正方形、矩形或圆形等),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。 2、压电效应

  3、符号和等效电路 当晶体不振动时,可把它当作一个平板电容器称为静电电容C,它的巨细与晶片的几许尺度、电极面积有关,一般约几个PF到几十PF。 当晶体振动时,机械振动的惯性可用电感L来等效。一般L的值为几十mH 到几百mH。晶片的弹性可用电容C来等效,C的值很小,一般只需 0.0002~0.1pF。晶片振动时因冲突而构成的损耗用R来等效,它的数值约为100Ω。因为晶片的等效电感很大,而C很小,R也小,因而回 路的质量因数Q很大,可达1000~10000。加上晶片本身的谐振频率根本上只与晶片的切开方法、几许形状、尺度有关,而且能够做得精 确,因而运用石英谐振器组成的振动电路可获得很高的频率安稳度。 4、谐振频率 从石英晶体谐振器的等效电路可知,它有两个谐振频率,即(1)当L、C、R支路发生串联谐振时,它的等效阻抗最小(等于R)。串联 揩振频率用fs表明,石英晶体关于串联揩振频率fs呈纯阻性,(2)当频率高于fs时L、C、R支路呈理性,可与电容C。发生并联谐振,其并 联频率用fd表明。 依据石英晶体的等效电路,可定性画出它的电抗—频率特性曲线。可见当频率低于串联谐振频率fs或许频率高于并联揩振频率fd时,石英 晶体呈容性。仅在fs<f<fd极窄的规模内,石英晶体呈理性。 二、石英晶体振动器类型特色

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  打个比如来说:晶振比如单片机的心脏,假如没有心脏起跳,单片机无法作业,晶振值越大,单片机运转速度越快,有时并不是速度越快越 好,关于电子电路而言,速度够用便是最好,速度越快越简略受搅扰,可靠性越差!

  Xin和Xout的内部一般是一个施密特反相器,反相器是不能驱动晶体震动的.因而,在反相器的两头并联一个电阻,由电阻完结将输出的信号反向 180度反应到输入端构成负反应,构成负反应扩大电路.晶体并在电阻上,电阻与晶体的等效阻抗是并联联系,自己想一下是电阻大仍是电阻小对 晶体的阻抗影响小大?

  电阻的效果是将电路内部的反向器加一个反应回路,构成扩大器,当晶体并在其间会使反应回路的沟通等效依照晶体频率谐振,因为晶体的 Q值十分高,因而电阻在很大的规模改动都不会影响输出频率。曩昔,从前实验此电路的安稳性时,试过从100K~20M都能够正常启振,但 会影响脉宽比的。

  1. 匹配电容-----负载电容是指晶振要正常震动所需求的电容。一般外接电容,是为了使晶振两头的等效电容等于或挨近负载电容。要求高的 场合还要考虑ic输入端的对地电容。一般晶振两头所接电容是所要求的负载电容的两倍。这样并联起来就挨近负载电容了。

  2.负载电容是指在电路中跨接晶体两头的总的外界有用电容。他是一个测验条件,也是一个运用条件。运用时一般在给出负载电容值邻近 调整能够得到准确频率。此电容的巨细首要影响负载谐振频率和等效负载谐振电阻。

  若在石英晶体的两个电极上加一电场,晶片就会发生机械变形。反之,若在晶片的两边施加机械压力,则在晶片相应的方向大将发生电

  场,这种物理现象称为压电效应。假如在晶片的南北极上加交变电压,晶片就会发生机械振动,一起晶片的机械振动又会发生交变电场。在一

  般情况下,晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅十分细小,但当外加交变电压的频率为某一特定值时,振幅显着加大,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开方法、几许形状、尺度等有关。

  一般情况下,增大负载电容会使振动频率下降,而减小负载电容会使振动频率升高。一般的晶振的负载电容为15p或12.5p ,假如再考虑元 件引脚的等效输入电容,则两个22p的电容构成晶振的振动电路便是比较好的挑选。负载电容等效输入电容=22pF。 ( CL = 15pF = [ ( 22 * 22 ) / ( 22 22 ) ] 0 4 )

  串进去的电阻是用来约束振动起伏的,并进去的两颗电容依据LZ的晶振为几十MHZ一般是在20~30P左右,首要用与微调频率和波形,并影 响起伏,并进去的电阻就要看 IC spec了,有的是用来反应的,有的是为过EMI的对策

  因为晶体本身的特性致使这两个频率的间隔适当的挨近,在这个极窄的频率规模内,晶振等效为一个电感,所以只需晶振的两头并联上适宜 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应电路中就能够构成正弦波振动电路,因为晶振等效为电感的频率规模很窄,所以即便其他元件的参数改动 很大,这个振动器的频率也不会有很大的改动。

  一个电路在其输出端串接了一个22K的电阻,在其输出端和输入端之间接了一个10M的电阻,这是因为衔接晶振的芯片端内部是一个线 性运算扩大器,将输入进行反向180度输出,晶振处的负载电容电阻组成的网络供给别的180度的相移,整个环路的相移360度,满意振动的 相位条件,一起还要求闭环增益大于等于1,晶体才正常作业。 晶振输入输出衔接的电阻效果是发生负反应,确保扩大器作业在高增益的线性区,一般在M欧级,输出端的电阻与负载电容组成网络,供给 180度相移,一起起到限流的效果,避免反向器输出对晶振过驱动,损坏晶振。和晶振串联的电阻常用来防备晶振被过火驱动。晶振过火驱 动的结果是将逐步损耗削减晶振的触摸电镀,这将引起频率的上升,并导致晶振的前期失效,又能够讲drive level调整用。用来调整drive level和发振余裕度。

  无源晶振 & 有源晶振 晶振是为电路供给频率基准的元器材,一般分红有源晶振和无源晶振两个大类。 无源晶振需求芯片内部有振动器,而且晶振的信号电压依据起振电路而定,答应不同的电压,但无源晶振一般信号质量和精度较差,需求精 确匹配外围电路(电感、电容、电阻等),如需替换晶振时要一起替换外围的电路。 有源晶振不需求芯片的内部振动器,能够供给高精度的频率基准,信号质量也较无源晶振要好。

  石英晶体振动器是由质量要素极高的石英晶体振子(即谐振器和振动电路组成。晶体的质量、切开取向、晶体振子的结构及电路方式 等,一起决议振动器的功能。世界电工委员会(IEC)将石英晶体振动器分为4类:一般晶体振动(TCXO),电压控制式晶体振动器 (VCXO),温度补偿式晶体振动(TCXO),恒温控制式晶体振动(OCXO)。现在发展中的还有数字补偿式晶体损振动(DCXO)等。

  晶振,全称是石英晶体振动器,是一种高精度和高安稳度的振动器。经过必定的外接电路来,能够生成频率和峰值安稳的正弦波。

  而单片机在运转的时分,需求一个脉冲信号,做为自己履行指令的触发信号,能够简略的幻想为:单片机收到一个脉冲,就履行一次或屡次 指令。

  在电气上它能够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,以频率的高低分其间较低的 频率是串联谐振,较高的频率是并联谐振。

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