單片機(jī)晶振的原理及作用詳解

單片機(jī)系統(tǒng)都有晶體振蕩器，整個(gè)過程被稱為晶體振蕩器，晶體振蕩器在單片機(jī)系統(tǒng)中的作用非常大。他將單片機(jī)內(nèi)部的電路結(jié)合起來(lái)，制作出單片機(jī)的時(shí)鐘頻率。單片機(jī)的所有指令都是基于這個(gè)基礎(chǔ)的。晶體振蕩器的時(shí)鐘頻率越高，單芯片、單片機(jī)越多。機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)得越快。

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(wàn)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(lái)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(shí)際的晶振交流等效電路如圖1b，其中Cv是用來(lái)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(lái)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。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(lái)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)?？梢钥闯觯篊1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(lái)越小，Cv變小時(shí)，升高槽路頻率的作用卻越來(lái)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(lái)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(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(wàn)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晶振原理，0603，0503，0302，這里面又分四個(gè)焊點(diǎn)和二個(gè)焊點(diǎn)的，對(duì)一般公司來(lái)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(zhǎng)晶振原理，一般說兩個(gè)焊點(diǎn)的做不了。

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