在電子學(xué)上,通常將含有晶體管元件的電路稱作“有源電路”(如有源音箱、有源濾波器等),而僅由阻容元件組成的電路稱作“無(wú)源電路”。電腦中的晶體振蕩器也分為無(wú)源晶振和 有源晶振兩種類型。無(wú)源晶振與有源晶振的英文名稱不同,無(wú)源晶振為crystal(晶體),而 有源晶振則叫做oscillator(振蕩器)。無(wú)源晶振是有2 個(gè)引腳的無(wú)極性元件,需要借助于時(shí) 鐘電路才能產(chǎn)生振蕩信號(hào),自身無(wú)法振蕩起來(lái),所以“無(wú)源晶振”這個(gè)說(shuō)法并不準(zhǔn)確;有源晶 只引腳,是一個(gè)完整的振蕩器,其中除了石英晶體外,還有晶體管和阻容元件,因此體積較大。 石英晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度可達(dá)10^-9/日,甚至10^-11。例如10MHz 的振蕩器,頻率 在一日之內(nèi)的變化一般不大于0.1Hz。因此,完全可以將晶體振蕩器視為恒定的基準(zhǔn)頻率源 (石英表、電子表中都是利用石英晶體來(lái)做計(jì)時(shí)的基準(zhǔn)頻率)。從PC 誕生至現(xiàn)在,主板上一 直都使用一顆14.318MHz 的石英晶體振蕩器作為基準(zhǔn)頻率源。 主板上除了這顆14.318MHz 的晶振,還能找到一顆頻率為32.768MHz 的晶振,它被用 于實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)電路中,顯示精確的時(shí)間和日期 個(gè)引腳和4個(gè)引腳的無(wú)極性元件,而需要借用于時(shí)鐘電路才能產(chǎn)生振蕩信 號(hào),自身是無(wú)法振蕩起來(lái) 無(wú)源晶振需要用DSP 片內(nèi)的振蕩器,在datasheet 上有建議的連 接方法。
無(wú)源晶振沒(méi)有電壓的問(wèn)題,信號(hào)電平是可變的,也就是說(shuō)是根據(jù)起振電路來(lái)決定的,同樣的晶振可以適用于多種電壓有源晶振晶振,可用于多種不同時(shí)鐘信號(hào)電壓要求的 DSP,而且價(jià)格通 常也較低,如對(duì)于一般的應(yīng)用條件許可建議用晶體,尤其適合于產(chǎn)品線豐富批量大的生產(chǎn)者。 無(wú)源晶振相對(duì)于晶振而言其缺陷是信號(hào)質(zhì)量較差,通常需要精確匹配外圍電路(用于信號(hào)匹 配的電容、電感、電阻等),更換不同頻率的晶體時(shí)周邊配置電路需要做相應(yīng)的調(diào)整。建議 采用精度較高的石英晶振,盡量不要采用精度低的陶瓷晶振。 有源晶振型號(hào)縱多,而且每一種型號(hào)的引腳定義都有所不同,接發(fā)也不同,下面我介紹一下 有源晶振引腳識(shí)別,以方便大家 腳,按逆時(shí)針(管腳向下)分別為2、3、4。有源晶振通常的用法:一腳懸空,二腳接地,三腳接輸出,四腳接電壓。 有源晶振不需要DSP 的內(nèi)部振蕩器,信號(hào)質(zhì)量好,比較穩(wěn)定有源晶振晶振,而且連接方式相對(duì)簡(jiǎn)單(主 要是做好電源濾波,通常使用一個(gè)電容和電感構(gòu)成的PI 型濾波網(wǎng)絡(luò),輸出端用一個(gè)小阻值 的電阻過(guò)濾信號(hào)即可),不需要復(fù)雜的配置電路。相對(duì)于無(wú)源晶體,有源晶振的缺陷是其信 號(hào)電平是固定的,需要選擇好合適輸出電平,靈活性較差,而且價(jià)格高。
有源晶振是右石英晶體組成的,石英晶片之所以能當(dāng)為振蕩器使用,是基于它的壓電效 應(yīng):在晶片的兩個(gè)極上加一電場(chǎng),會(huì)使晶體產(chǎn)生機(jī)械變形;在石英晶片上加上交變電壓,晶 體就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng),同時(shí)機(jī)械變形振動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生交變電場(chǎng),雖然這種交變電場(chǎng)的電壓極其 微弱,但其振動(dòng)頻率是十分穩(wěn)定的。當(dāng)外加交變電壓的頻率與晶片的固有頻率(由晶片的尺 寸和形狀決定)相等時(shí),機(jī)械振動(dòng)的幅度將急劇增加,這種現(xiàn)象稱為“壓電諧振”。 壓電諧振狀態(tài)的建立和維持都必須借助于振蕩器電路才能實(shí)現(xiàn)。是一個(gè)串聯(lián)型振蕩器, 晶體管T1 和T2 構(gòu)成的兩級(jí)放大器,石英晶體XT 與電容C2 構(gòu)成LC 電路。在這個(gè)電路中, 石英晶體相當(dāng)于一個(gè)電感,C2 為可變電容器,調(diào)節(jié)其容量即可使電路進(jìn)入諧振狀態(tài)。該振 蕩器供電電壓為5V,輸出波形為方波。 有源晶振:有4 只引腳,是一個(gè)完整的振蕩器,里面除了石英晶體外,還有晶體管和阻容 元件 。有源晶振不需要 DSP 的內(nèi)部振蕩器,比較穩(wěn)定,信號(hào)質(zhì)量好,而且連接方式要簡(jiǎn) 單(主要是做好電源濾波,通常使用一個(gè)電容和電感構(gòu)成的 PI 型濾波網(wǎng)絡(luò),輸出端用一個(gè) 小阻值的電阻過(guò)濾信號(hào)即可),不需要復(fù)雜的配置電路。
相對(duì)于無(wú)源晶體,有源晶振的缺點(diǎn) 就是信號(hào)電平是固定的,需要選擇好合適電平輸出,靈活性會(huì)差些,可是價(jià)格相對(duì)較高。對(duì) 于時(shí)序要求敏感的應(yīng)用,有源的晶振要好,因?yàn)榭梢赃x用比較精密的晶振,甚至是高檔的溫 度補(bǔ)償晶振。有些DSP 內(nèi)部沒(méi)有起振電路,只能使用有源的晶振,如TI 的6000 系列等。 一般有源晶振比無(wú)源晶體的體積較大,但現(xiàn)在許多有源晶振是表貼的,體積和晶體相當(dāng),有 的甚至比許多晶體還要小
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