有源晶振與無源晶振本文引用地址:

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“無源電路”。電腦中的晶體振蕩器也分為無源晶振和有源晶振兩種類型。無源晶振與有源晶振的英文名稱不同，無源晶振為crystal(晶體)，而有源晶振則叫做oscillator(振蕩器)。無源晶振是有2個引腳的無極性元件，需要借助于時鐘電路才能產(chǎn)生振蕩信號，自身無法振蕩起來，所以“無源晶振”這個說法并不準確;有源晶振有4只引腳，是一個完整的振蕩器，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。

有源晶振

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，信號質(zhì)量好，比較穩(wěn)定，而且連接方式相對簡單(主要是做好電源濾波，通常使用一個電容和電感構(gòu)成的PI型濾波網(wǎng)絡(luò)，輸出 端用一個小阻值的電阻過濾信號即可)，不需要復(fù)雜的配置電路。相對于無源晶體，有源晶振的缺陷是其信號電平是固定的，需要選擇好合適輸出電平，靈活性較 差，而且價格高。

有源晶振是右石英晶體組成的,石英晶片之所以能當為振蕩器使用，是基于它的壓電效應(yīng):在晶片的兩個極上加一電場，會使晶體產(chǎn)生機械變形;在石英晶片上加上 交 變電壓，晶體就會產(chǎn)生機械振動，同時機械變形振動又會產(chǎn)生交變電場，雖然這種交變電場的電壓極其微弱，但其振動頻率是十分穩(wěn)定的。當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，機械振動的幅度將急劇增加，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現(xiàn)。圖3是一個串聯(lián)型振蕩器，晶體管T1和T2構(gòu)成的兩級放大器，石英晶體XT與電容C2構(gòu)成LC 電 路。在這個電路中，石英晶體相當于一個電感，C2為可變電容器，調(diào)節(jié)其容量即可使電路進入諧振狀態(tài)。該振蕩器供電電壓為5V，輸出波形為方波。

單片機的內(nèi)部時鐘與外部時鐘

單片機有內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式兩種:(1)單片機的XTAL1和XTAL2內(nèi)部有一片內(nèi)振蕩器結(jié)構(gòu)，但仍需要在XTAL1和XTAL2兩端連接一個晶振和兩個電容才能組成時鐘電路，這種使用晶振配合產(chǎn)生信號的方法是內(nèi)部時鐘方式;(2)單片機還可以工作在外部時鐘方式下，外部時鐘方式較為簡單，可直接向單片機XTAL1引腳輸入時鐘信號方波，而XTAL2管腳懸空。 既然外部時鐘方式相對內(nèi)部較為方便晶振，那為什么大多數(shù)單片機系統(tǒng)還是選擇內(nèi)部時鐘方式呢?這是因為單片機的內(nèi)部振蕩器能與晶振、電容構(gòu)成一個性能非常好的時鐘信號源，而如果要產(chǎn)生這樣的信號作為外部時鐘信號輸入到單片機中，則需要添加的器件遠不止一個晶振和兩個電容這么簡單。時鐘電路在單片機系統(tǒng)中很重要，它能控制著單片機工作的節(jié)奏，是必不可少的部分。

晶振電路晶振是晶體振蕩器的簡稱，在電氣上它可以等效成一個電容和一個電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個電容的二端網(wǎng)絡(luò)。電工學(xué)上這個網(wǎng)絡(luò)有兩個諧振點，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頻率的距離相當?shù)慕咏?，在這個極窄的頻率范圍內(nèi)，晶振等效為一個電感，所以只要晶振的兩端并聯(lián)上合適的電容它就會組成并聯(lián)諧振電路。這個并聯(lián)諧振電路加到一個負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，這個振蕩器的頻率也不會有很大的變化。

晶振有一個重要的參數(shù)——負載電容值晶振，選擇與負載電容值相等的并聯(lián)電容，就可以得到晶振標稱的諧振頻率。一般的晶振振蕩電路都是在一個反相放大器(注意是放大器不是反相器)的兩端接入晶振，再有兩個電容分別接到晶振的兩端，每個電容的另一端再接到地，這兩個電容串聯(lián)的容量值就應(yīng)該等于負載電容。請注意一般IC的引腳都有等效輸入電容，這個不能忽略。一般的晶振的負載電容為15pF或12.5pF，如果再考慮元件引腳的等效輸入電容，則兩個22pF的電容構(gòu)成晶振的振蕩電路就是比較好的選擇。