單片機(jī)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(jiǎn)稱為晶片),石英晶體諧振器,簡(jiǎn)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。
單片機(jī)晶振電路
晶振是晶體振蕩器的簡(jiǎn)稱,在電氣上它可以等效成一個(gè)電容和一個(gè)電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個(gè)電容的二端網(wǎng)絡(luò)。電工學(xué)上這個(gè)網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)諧振點(diǎn),以頻率的高低分,其中較低的頻率是串聯(lián)諧振;較高的頻率是并聯(lián)諧振。由于晶體自身的特性致使這兩個(gè)頻率的距離相當(dāng)?shù)慕咏?,在這個(gè)極窄的頻率范圍內(nèi)晶振,晶振等效為一個(gè)電感,所以只要晶振的兩端并聯(lián)上合適的電容它就會(huì)組成并聯(lián)諧振電路。這個(gè)并聯(lián)諧振電路加到一個(gè)負(fù)反饋電路中就可以構(gòu)成正弦波振蕩電路,由于晶振等效為電感的頻率范圍很窄,所以即使其他元件的參數(shù)變化很大,這個(gè)振蕩器的頻率也不會(huì)有很大的變化。
晶振有一個(gè)重要的參數(shù)——負(fù)載電容值,選擇與負(fù)載電容值相等的并聯(lián)電容,就可以得到晶振標(biāo)稱的諧振頻率。一般的晶振振蕩電路都是在一個(gè)反相放大器(注意是放大器不是反相器)的兩端接入晶振,再有兩個(gè)電容分別接到晶振的兩端,每個(gè)電容的另一端再接到地,這兩個(gè)電容串聯(lián)的容量值就應(yīng)該等于負(fù)載電容。請(qǐng)注意一般IC的引腳都有等效輸入電容,這個(gè)不能忽略。一般的晶振的負(fù)載電容為15pF或12.5pF,如果再考慮元件引腳的等效輸入電容,則兩個(gè)22pF的電容構(gòu)成晶振的振蕩電路就是比較好的選擇。
如上圖:晶振是給單片機(jī)提供工作信號(hào)脈沖的 這個(gè)脈沖就是單片機(jī)的工作速度 比如 12M晶振 單片機(jī)工作速度就是每秒12M 當(dāng)然 單片機(jī)的工作頻率是有范圍的不能太大 一般24M就不上去了 不然不穩(wěn)定。
晶振與單片機(jī)的腳XTAL0和腳XTAL1構(gòu)成的振蕩電路中會(huì)產(chǎn)生偕波(也就是不希望存在的其他頻率的波) 這個(gè)波對(duì)電路的影響不大 但會(huì)降低電路的時(shí)鐘振蕩器的穩(wěn)定性 為了電路的穩(wěn)定性起見 啟和科技只是建議在晶振的兩引腳處接入兩個(gè)10pf-50pf的瓷片電容接地來削減偕波對(duì)電路的穩(wěn)定性的影響 所以晶振所配的電容在10pf-50pf之間都可以的 沒有什么計(jì)算公式。
單片機(jī)晶振作用
每個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)里都有晶振,全程是叫晶體震蕩器,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(shí)鐘頻率,單片機(jī)的一切指令的執(zhí)行都是建立在這個(gè)基礎(chǔ)上的,晶振的提供的時(shí)鐘頻率越高,那單片機(jī)的運(yùn)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(duì)精度可達(dá)百萬分之五十。高級(jí)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(shí)鐘信號(hào)。通常一個(gè)系統(tǒng)共用一個(gè)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(shí)鐘頻率。如果不同子系統(tǒng)需要不同頻率的時(shí)鐘信號(hào),可以用與同一個(gè)晶振相連的不同鎖相環(huán)來提供。
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(shí)際的晶振交流等效電路如圖1b,其中Cv是用來調(diào)節(jié)振蕩頻率晶振,一般用變?nèi)荻O管加上不同的反偏電壓來實(shí)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。
分析整個(gè)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(gè)槽路電容C=Cbe,Cce,Cv三個(gè)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(shí)對(duì)整個(gè)槽路電容的作用就越小。因而能“壓控”的頻率范圍也越小。實(shí)際上,由于C1很小(1E-15量級(jí)),Co不能忽略(1E-12量級(jí),幾PF)。所以,Cv變大時(shí),降低槽路頻率的作用越來越小,Cv變小時(shí),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。采用泛音次數(shù)越高的晶振,其等效電容C1就越?。灰虼祟l率的變化范圍也就越小。
微控制器的時(shí)鐘源可以分為兩類:基于機(jī)械諧振器件的時(shí)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(jiǎn)單的分立RC振蕩器。
用萬用表測(cè)量晶體振蕩器是否工作的方法:測(cè)量?jī)蓚€(gè)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(gè)腳,這個(gè)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(gè)焊點(diǎn)和二個(gè)焊點(diǎn)的,對(duì)我們公司來說默認(rèn)的是四個(gè)焊點(diǎn)的,兩個(gè)焊點(diǎn)的材料要求進(jìn)口,周期長,一般說兩個(gè)焊點(diǎn)的做不了。
文章由啟和科技編輯
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