华强电子网

电子元器件原材料
采购平台

晶体振荡器

本词条由华强电子网用户提供,如果涉嫌侵权,请与我们客服联系,我们核实后将及时处理。

关键词:

晶体振荡器:即所谓石英晶体谐振器和石英晶体时钟振荡器的统称。不过由于在消费类电子产品中,谐振器用的更多,所以一般的概念中把晶体振荡器就等同于谐振器理解了。后者就是通常所指钟振。

晶体振荡器的原理

  • 每个单片机系统里都有晶振,全程是叫晶体震荡器,在单片机系统里晶振的作用非常大,他结合单片机内部的电路,产生单片机所必须的时钟频率,单片机的一切指令的执行都是建立在这个基础上的,晶振的提供的时钟频率越高,那单片机的运行速度也就越快。

    晶振用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作,以提供稳定,精确的单频振荡。在通常工作条件下,普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十。高级的精度更高。有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率,称为压控振荡器(VCO)。

    晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振,便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振,而通过电子调整频率的方法保持同步。

    晶振通常与锁相环电路配合使用,以提供系统所需的时钟频率。如果不同子系统需要不同频率的时钟信号,可以用与同一个晶振相连的不同锁相环来提供。

    下面我就具体的介绍一下晶振的作用以及原理,晶振一般采用如图1a的电容三端式(考毕兹) 交流等效振荡电路;实际的晶振交流等效电路如图1b,其中Cv是用来调节振荡频率,一般用变容二极管加上不同的反偏电压来实现,这也是压控作用的机理;把晶体的等效电路代替晶体后如图1c。其中Co,C1,L1,RR是晶体的等效电路。

    分析整个振荡槽路可知,利用Cv来改变频率是有限的:决定振荡频率的整个槽路电容C=Cbe,Cce,Cv三个电容串联后和Co并联再和C1串联。可以看出:C1越小,Co越大,Cv变化时对整个槽路电容的作用就越小。因而能“压控”的频率范围也越小。实际上,由于C1很小(1E-15量级),Co不能忽略(1E-12量级,几PF)。所以,Cv变大时,降低槽路频率的作用越来越小,Cv变小时,升高槽路频率的作用却越来越大。这一方面引起压控特性的非线性,压控范围越大,非线性就越厉害;另一方面,分给振荡的反馈电压(Cbe上的电压)却越来越小,最后导致停振。通过晶振的原理图你应该大致了解了晶振的作用以及工作过程了吧。采用泛音次数越高的晶振,其等效电容C1就越小;因此频率的变化范围也就越小。

    微控制器的时钟源可以分为两类:基于机械谐振器件的时钟源,如晶振、陶瓷谐振槽路;RC(电阻、电容)振荡器。一种是皮尔斯振荡器配置,适用于晶振和陶瓷谐振槽路。另一种为简单的分立RC振荡器。

    用万用表测量晶体振荡器是否工作的方法:测量两个引脚电压是否是芯片工作电压的一半,比如工作电压是51单片机的+5V则是否是2.5V左右。另外如果用镊子碰晶体另外一个脚,这个电压有明显变化,证明是起振了的。

    晶振的类型有S和DIP型,即贴片和插脚型 。

    先说DIP:常用尺寸有HC-49U/T,HC-49S,UM-1,UM-5,这些都是MHZ单位的。

    再说SMD:有0705,0603,0503,0302,这里面又分四个焊点和二个焊点的,对我们公司来说默认的是四个焊点的,两个焊点的材料要求进口,周期长,一般说两个焊点的做不了。

晶体振荡器的质量测定

  • 晶振好坏的测量,时常让初学者挠头。晶振的个头比较小,但是在主板上起的作用不小,因此晶振的检测是主板维修非常重要的环节。如何判断检测晶振的好坏呢?

    1.用万用表(R×10k挡)测晶振两端的电阻值,若为无穷大,说明晶振无短路或漏电;再将试电笔插入市电插孔内,用手指捏住晶振的任一引脚,将另一引脚碰触试电笔顶端的金属部分,若试电笔氖泡发红,说明晶振是好的;若氖泡不亮,则说明晶振损坏。

    2.用数字电容表(或数字万用表的电容档)测量其电容,一般损坏的晶振容量明显减小(不同的晶振其正常容量具有一定的范围,可测量好的得到,一般在几十到几百PF

    3.贴近耳朵轻摇,有声音就一定是坏的(内部的晶体已经碎了,还能用的话频率也变了)

    4.测试输出脚电压。一般正常情况下,大约是的频率稳定度在10~7℃范围内一般可达±20~100ppm,而OCXO在同一温度范围内频率稳定度一般为±0.0001~5ppm,VCXO控制在±25ppm以下。

    3、低噪声,高频化,在GPS通信系统中是不允许频率颤抖的,相位噪声是表征振荡器频率颤抖的一个重要参数。OCXO主流产品的相位噪声性能有很大改善。除VCXO外,其它类型的晶体振荡器最高输出频率不超过200MHz。例如用于GSM等移动电话的UCV4系列压控振荡器,其频率为650~1700MHz,电源电压2.2~3.3V,工作电流8~10mA。

    4、低功能,快速启动,低电压工作,低电平驱动和低电流消耗已成为一个趋势。电源电压一般为3.3V。许多TCXO和VCXO产品,电流损耗不超过2mA。石英晶体振荡器的快速启动技术也取得突破性进展。例如日本精工生产的VG—2320SC型VCXO,在±0.1ppm规定值范围条件下,频率稳定时间小于4ms。日本东京陶瓷公司生产的SMDTCXO,在振荡启动4ms后则可达到额定值的90[[%]]。OAK公司的10~25MHz的OCXO产品,在预热5分钟后,则能达到±0.01ppm的稳定度。

图册

词条统计

浏览次数:5459

发布求购