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更多>>康比電子教您看懂【晶振】的振蕩原理
來源:http://www.fengxong.cn 作者:康比電子市場部 2016年03月18
【晶振】全稱為晶體石英晶體振蕩器(英文Crystal Oscillators),其作用在于產(chǎn)生原始的時鐘頻率,這個頻率經(jīng)過頻率發(fā)生器的放大或縮小后就成了電腦中各種不同的總線頻率.晶振分為無源晶振和有源晶振兩種類型.無源晶振與有源晶振(諧振器)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(zhǔn)確;有源晶振是一個完整的諧振石英晶體振蕩器.石英晶體振蕩器與石英晶體諧振器都是提供穩(wěn)定電路頻率的一種電子器件.石英晶體振蕩器是利用石英晶體的壓電效應(yīng)來起振,而石英晶體諧振器是利用石英晶體和內(nèi)置IC共同作用來工作的.
晶振有一個重要的參數(shù),那就是負(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(fù)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(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22pf的電容構(gòu)成晶振的振蕩電路就是比較好的選擇.

計算機都有個計時電路,盡管一般使用“時鐘”這個詞來表示這些設(shè)備,但它們實際上并不是通常意義的時鐘,把它們稱為計時器(timer)可能更恰當(dāng)一點.計算機的計時器通常是一個精密加工過的石英晶振,石英晶振在其張力限度內(nèi)以一定的頻率振蕩,這種頻率取決于晶體本身如何切割及其受到張力的大小.有兩個寄存器與每個石英晶體相關(guān)聯(lián),一個計數(shù)器(counter)和一個保持寄存器(holdingregister).石英晶體的每次振蕩使計數(shù)器減1.當(dāng)計數(shù)器減為0時,產(chǎn)生一個中斷,計數(shù)器從保持計數(shù)器中重新裝入初始值.這種方法使得對一個計時器進行編程,令其每秒產(chǎn)生60次中斷(或者以任何其它希望的頻率產(chǎn)生中斷)成為可能.每次中斷稱為一個時鐘嘀嗒(clocktick).
晶振在電氣上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為串聯(lián)諧振,較高的頻率為并聯(lián)諧振.由于晶體自身的特性致使這兩個頻率的距離相當(dāng)?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(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,這個石英晶體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),那就是負(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(fù)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(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22pf的電容構(gòu)成晶振的振蕩電路就是比較好的選擇.

計算機都有個計時電路,盡管一般使用“時鐘”這個詞來表示這些設(shè)備,但它們實際上并不是通常意義的時鐘,把它們稱為計時器(timer)可能更恰當(dāng)一點.計算機的計時器通常是一個精密加工過的石英晶振,石英晶振在其張力限度內(nèi)以一定的頻率振蕩,這種頻率取決于晶體本身如何切割及其受到張力的大小.有兩個寄存器與每個石英晶體相關(guān)聯(lián),一個計數(shù)器(counter)和一個保持寄存器(holdingregister).石英晶體的每次振蕩使計數(shù)器減1.當(dāng)計數(shù)器減為0時,產(chǎn)生一個中斷,計數(shù)器從保持計數(shù)器中重新裝入初始值.這種方法使得對一個計時器進行編程,令其每秒產(chǎn)生60次中斷(或者以任何其它希望的頻率產(chǎn)生中斷)成為可能.每次中斷稱為一個時鐘嘀嗒(clocktick).
晶振在電氣上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為串聯(lián)諧振,較高的頻率為并聯(lián)諧振.由于晶體自身的特性致使這兩個頻率的距離相當(dāng)?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(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,這個石英晶體振蕩器的頻率也不會有很大的變化.
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