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晶振
來源：作者：日期：2017-11-23 16:29:38點擊：6931次
晶振：晶體振蕩器是指從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片(簡稱為晶片)，石英晶體諧振器，簡稱為石英晶體或晶體、晶振;而在封裝內(nèi)部添加IC組成振蕩電路的晶體元件稱為晶體振蕩器。其產(chǎn)品一般用金屬外殼封裝，也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的。
目錄
晶振的簡介
晶振的分類
晶振的標(biāo)稱方法
晶振的原理及作用
晶振的測量及好壞判斷
晶振的簡介
晶體用一種能把電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的晶體在共振的狀態(tài)下工作，以提供穩(wěn)定，精確地單頻振蕩。通常工作工作條件下，普通的晶振頻率絕對精度可達(dá)百分之五十。高級的精確度更高。有些晶振還可以由外加電壓在一定范圍內(nèi)調(diào)整頻率，又稱壓控振蕩器(VCO)
晶振的分類：
2.1、Package石英振蕩器(SPXO)
不施以溫度控制及溫度補償?shù)氖⒄袷幤?。頻率溫度特性依靠石英振蕩晶體本身的穩(wěn)定性。
2.2、溫度補償石英振蕩器(TCXO)
附加溫度補償回路，減少其頻率因周圍溫度變動而變化之石英振蕩器。
2.3、電壓控制石英振蕩器(VCXO)
控制外來的電壓，使輸出頻率能夠變化或調(diào)變的石英振蕩器。
2.4、恒溫槽式石英振蕩器(OCXO)
以恒溫槽保持石英振蕩器或石英振蕩晶體在一定溫度，控制其輸出頻率在周圍溫度下也能保持極小變化量之石英振蕩器。
2.5、電壓控制式晶體振蕩器(VCXO)
電壓控制晶體振蕩器(VCXO)，是通過施加外部控制電壓使振蕩頻率可變或是可以調(diào)制的石英晶體振蕩器。
2.6、恒溫控制式晶體振蕩器(OCXO)
將晶體和振蕩電路置于恒溫箱中,以消除環(huán)境溫度變化對頻率的影響的晶體振蕩器。
除了以上六種振蕩器外，目前發(fā)展中的還有數(shù)字補償式晶體損振蕩(DCXO)等。
晶振的標(biāo)稱方法：
晶振的頻率直接標(biāo)示在晶振上，可通過頻率來識別晶振類型。
晶振的原理及作用
晶振是電路中常用用的時鐘元件,全稱是叫晶體震蕩器，在單片機(jī)系統(tǒng)里晶振的作用非常大，他結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部的電路，產(chǎn)生單片機(jī)所必須的時鐘頻率，單片機(jī)的一切指令的執(zhí)行都是建立在這個基礎(chǔ)上的，晶振的提供的時鐘頻率越高，那單片機(jī)的運行速度也就越快。
晶振用一種能把電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的晶體在共振的狀態(tài)下工作，以提供穩(wěn)定，精確的單頻振蕩。在通常工作條件下，普通的晶振頻率絕對精度可達(dá)百萬分之五十。高級的精度更高。有些晶振還可以由外加電壓在一定范圍內(nèi)調(diào)整頻率，稱為壓控振蕩器(VCO)。
晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號。通常一個系統(tǒng)共用一個晶振，便于各部分保持同步。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過電子調(diào)整頻率的方法保持同步。
晶振通常與鎖相環(huán)電路配合使用，以提供系統(tǒng)所需的時鐘頻率。如果不同子系統(tǒng)需要不同頻率的時鐘信號，可以用與同一個晶振相連的不同鎖相環(huán)來提供。
下面我就具體的介紹一下晶振的作用以及原理，晶振一般采用如圖1a的電容三端式(考畢茲) 交流等效振蕩電路;實際的晶振交流等效電路如圖1b，其中Cv是用來調(diào)節(jié)振蕩頻率，一般用變?nèi)荻O管加上不同的反偏電壓來實現(xiàn)，這也是壓控作用的機(jī)理;把晶體的等效電路代替晶體后如圖1c。其中Co，C1，L1，RR是晶體的等效電路。
晶振電路圖
分析整個振蕩槽路可知，利用Cv來改變頻率是有限的：決定振蕩頻率的整個槽路電容C=Cbe,Cce,Cv三個電容串聯(lián)后和Co并聯(lián)再和C1串聯(lián)。可以看出：C1越小，Co越大，Cv變化時對整個槽路電容的作用就越小。因而能“壓控”的頻率范圍也越小。實際上，由于C1很小(1E-15量級)，Co不能忽略(1E-12量級，幾PF)。所以，Cv變大時，降低槽路頻率的作用越來越小，Cv變小時，升高槽路頻率的作用卻越來越大。這一方面引起壓控特性的非線性，壓控范圍越大，非線性就越厲害;另一方面，分給振蕩的反饋電壓(Cbe上的電壓)卻越來越小，最后導(dǎo)致停振。通過晶振的原理圖你應(yīng)該大致了解了晶振的作用以及工作過程了吧。采用泛音次數(shù)越高的晶振，其等效電容C1就越小;因此頻率的變化范圍也就越小。
微控制器的時鐘源可以分為兩類：基于機(jī)械諧振器件的時鐘源，如晶振、陶瓷諧振槽路;RC(電阻、電容)振蕩器。一種是皮爾斯振蕩器配置，適用于晶振和陶瓷諧振槽路。另一種為簡單的分立RC振蕩器。
用萬用表測量晶體振蕩器是否工作的方法：測量兩個引腳電壓是否是芯片工作電壓的一半，比如工作電壓是51單片機(jī)的+5V則是否是2.5V左右。另外如果用鑷子碰晶體另外一個腳，這個電壓有明顯變化，證明是起振了的。
晶振的類型有SMD和DIP型，即貼片和插腳型 。
先說DIP：常用尺寸有HC-49U/T，HC-49S，UM-1，UM-5，這些都是MHZ單位的。
再說SMD：有0705，0603，0503，0302，這里面又分四個焊點和二個焊點的。不過越小越貴,而且很小的話，做不出頻率較高的晶振。
與時鐘芯片、聲卡芯片、網(wǎng)卡芯片、顯卡以及其它芯片組成振蕩電路是全板上最重要的時鐘信號產(chǎn)生源
晶振的測量及好壞判斷
5.1、測量方法
電壓法：主板加電，用萬用表分別測晶振兩引腳電壓。正常情況下兩引腳電壓會不一樣，叫壓差。
測頻率：用頻率計
波形法：用示波器
對地打阻值：紅筆接地，黑筆測兩引腳，講數(shù)為100-750之間正常
5.2、好壞判斷
測電壓，如果無壓差，晶振壞
用示波器，如果有電壓，無波形，晶振壞
對地阻值，讀數(shù)在300--800之外，晶振壞
| 中文名 | 晶振 | 全稱 | 晶體振蕩器 |
| 外文名 | Crystal oscillator | 成分 | 石英 |
目錄
晶振的簡介
晶振的分類
晶振的標(biāo)稱方法
晶振的原理及作用
晶振的測量及好壞判斷
晶振的簡介
晶體用一種能把電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的晶體在共振的狀態(tài)下工作，以提供穩(wěn)定，精確地單頻振蕩。通常工作工作條件下，普通的晶振頻率絕對精度可達(dá)百分之五十。高級的精確度更高。有些晶振還可以由外加電壓在一定范圍內(nèi)調(diào)整頻率，又稱壓控振蕩器(VCO)
晶振的分類：
2.1、Package石英振蕩器(SPXO)
不施以溫度控制及溫度補償?shù)氖⒄袷幤?。頻率溫度特性依靠石英振蕩晶體本身的穩(wěn)定性。
2.2、溫度補償石英振蕩器(TCXO)
附加溫度補償回路，減少其頻率因周圍溫度變動而變化之石英振蕩器。
2.3、電壓控制石英振蕩器(VCXO)
控制外來的電壓，使輸出頻率能夠變化或調(diào)變的石英振蕩器。
2.4、恒溫槽式石英振蕩器(OCXO)
以恒溫槽保持石英振蕩器或石英振蕩晶體在一定溫度，控制其輸出頻率在周圍溫度下也能保持極小變化量之石英振蕩器。
2.5、電壓控制式晶體振蕩器(VCXO)
電壓控制晶體振蕩器(VCXO)，是通過施加外部控制電壓使振蕩頻率可變或是可以調(diào)制的石英晶體振蕩器。
2.6、恒溫控制式晶體振蕩器(OCXO)
將晶體和振蕩電路置于恒溫箱中,以消除環(huán)境溫度變化對頻率的影響的晶體振蕩器。
除了以上六種振蕩器外，目前發(fā)展中的還有數(shù)字補償式晶體損振蕩(DCXO)等。
晶振的標(biāo)稱方法：
晶振的頻率直接標(biāo)示在晶振上，可通過頻率來識別晶振類型。
晶振的原理及作用
晶振是電路中常用用的時鐘元件,全稱是叫晶體震蕩器，在單片機(jī)系統(tǒng)里晶振的作用非常大，他結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部的電路，產(chǎn)生單片機(jī)所必須的時鐘頻率，單片機(jī)的一切指令的執(zhí)行都是建立在這個基礎(chǔ)上的，晶振的提供的時鐘頻率越高，那單片機(jī)的運行速度也就越快。
晶振用一種能把電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的晶體在共振的狀態(tài)下工作，以提供穩(wěn)定，精確的單頻振蕩。在通常工作條件下，普通的晶振頻率絕對精度可達(dá)百萬分之五十。高級的精度更高。有些晶振還可以由外加電壓在一定范圍內(nèi)調(diào)整頻率，稱為壓控振蕩器(VCO)。
晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號。通常一個系統(tǒng)共用一個晶振，便于各部分保持同步。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過電子調(diào)整頻率的方法保持同步。
晶振通常與鎖相環(huán)電路配合使用，以提供系統(tǒng)所需的時鐘頻率。如果不同子系統(tǒng)需要不同頻率的時鐘信號，可以用與同一個晶振相連的不同鎖相環(huán)來提供。
下面我就具體的介紹一下晶振的作用以及原理，晶振一般采用如圖1a的電容三端式(考畢茲) 交流等效振蕩電路;實際的晶振交流等效電路如圖1b，其中Cv是用來調(diào)節(jié)振蕩頻率，一般用變?nèi)荻O管加上不同的反偏電壓來實現(xiàn)，這也是壓控作用的機(jī)理;把晶體的等效電路代替晶體后如圖1c。其中Co，C1，L1，RR是晶體的等效電路。
晶振電路圖
分析整個振蕩槽路可知，利用Cv來改變頻率是有限的：決定振蕩頻率的整個槽路電容C=Cbe,Cce,Cv三個電容串聯(lián)后和Co并聯(lián)再和C1串聯(lián)。可以看出：C1越小，Co越大，Cv變化時對整個槽路電容的作用就越小。因而能“壓控”的頻率范圍也越小。實際上，由于C1很小(1E-15量級)，Co不能忽略(1E-12量級，幾PF)。所以，Cv變大時，降低槽路頻率的作用越來越小，Cv變小時，升高槽路頻率的作用卻越來越大。這一方面引起壓控特性的非線性，壓控范圍越大，非線性就越厲害;另一方面，分給振蕩的反饋電壓(Cbe上的電壓)卻越來越小，最后導(dǎo)致停振。通過晶振的原理圖你應(yīng)該大致了解了晶振的作用以及工作過程了吧。采用泛音次數(shù)越高的晶振，其等效電容C1就越小;因此頻率的變化范圍也就越小。
微控制器的時鐘源可以分為兩類：基于機(jī)械諧振器件的時鐘源，如晶振、陶瓷諧振槽路;RC(電阻、電容)振蕩器。一種是皮爾斯振蕩器配置，適用于晶振和陶瓷諧振槽路。另一種為簡單的分立RC振蕩器。
用萬用表測量晶體振蕩器是否工作的方法：測量兩個引腳電壓是否是芯片工作電壓的一半，比如工作電壓是51單片機(jī)的+5V則是否是2.5V左右。另外如果用鑷子碰晶體另外一個腳，這個電壓有明顯變化，證明是起振了的。
晶振的類型有SMD和DIP型，即貼片和插腳型 。
先說DIP：常用尺寸有HC-49U/T，HC-49S，UM-1，UM-5，這些都是MHZ單位的。
再說SMD：有0705，0603，0503，0302，這里面又分四個焊點和二個焊點的。不過越小越貴,而且很小的話，做不出頻率較高的晶振。
與時鐘芯片、聲卡芯片、網(wǎng)卡芯片、顯卡以及其它芯片組成振蕩電路是全板上最重要的時鐘信號產(chǎn)生源
晶振的測量及好壞判斷
5.1、測量方法
電壓法：主板加電，用萬用表分別測晶振兩引腳電壓。正常情況下兩引腳電壓會不一樣，叫壓差。
測頻率：用頻率計
波形法：用示波器
對地打阻值：紅筆接地，黑筆測兩引腳，講數(shù)為100-750之間正常
5.2、好壞判斷
測電壓，如果無壓差，晶振壞
用示波器，如果有電壓，無波形，晶振壞
對地阻值，讀數(shù)在300--800之外，晶振壞
