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, 在單片機系統(tǒng)里晶振的作用非常大, 他結(jié)合單片機內(nèi)部的電路, 產(chǎn)生單片機所必須的時鐘頻率, 單片機的一切指令的執(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,那單片機的運行速度也就越快。 晶振用一種能把電能和機械能相互轉(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,壓控范圍越大晶振原理,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??;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晶振原理,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。
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