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晶振
来源:深圳市赛亿科技开发有限公司作者:日期:2017-11-23 16:29:38点击:188次
晶振:晶体振荡器是指从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片(简称为晶片),石英晶体谐振器,简称为石英晶体或晶体、晶振;而在封装内部添加IC组成振荡电路的晶体元件称为晶体振荡器。其产品一般用金属外壳封装,也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。
中文名 晶振 全称 晶体振荡器
外文名 Crystal oscillator 成分 石英
 
目录
晶振的简介
晶振的分类
晶振的标称方法
晶振的原理及作用
晶振的测量及好坏判断
晶振的简介
晶体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,精确地单频振荡。通常工作工作条件下,普通的晶振频率绝对精度可达百分之五十。高级的精确度更高。有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率,又称压控振荡器(VCO)
晶振的分类:
2.1、Package石英振荡器(SPXO)
不施以温度控制及温度补偿的石英振荡器。频率温度特性依靠石英振荡晶体本身的稳定性。
2.2、温度补偿石英振荡器(TCXO)
附加温度补偿回路,减少其频率因周围温度变动而变化之石英振荡器。
2.3、电压控制石英振荡器(VCXO)
控制外来的电压,使输出频率能够变化或调变的石英振荡器。
2.4、恒温槽式石英振荡器(OCXO)
以恒温槽保持石英振荡器或石英振荡晶体在一定温度,控制其输出频率在周围温度下也能保持极小变化量之石英振荡器。
2.5、电压控制式晶体振荡器(VCXO)
电压控制晶体振荡器(VCXO),是通过施加外部控制电压使振荡频率可变或是可以调制的石英晶体振荡器。
2.6、恒温控制式晶体振荡器(OCXO)
将晶体和振荡电路置于恒温箱中,以消除环境温度变化对频率的影响的晶体振荡器。
除了以上六种振荡器外,目前发展中的还有数字补偿式晶体损振荡(DCXO)等。
 
晶振的标称方法:
晶振的频率直接标示在晶振上,可通过频率来识别晶振类型。
晶振的原理及作用
晶振是电路中常用用的时钟元件,全称是叫晶体震荡器,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。

晶振电路图
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SMD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。不过越小越贵,而且很小的话,做不出频率较高的晶振。
 
与时钟芯片、声卡芯片、网卡芯片、显卡以及其它芯片组成振荡电路是全板上最重要的时钟信号产生源
 晶振的测量及好坏判断
5.1、测量方法
电压法:主板加电,用万用表分别测晶振两引脚电压。正常情况下两引脚电压会不一样,叫压差。
测频率:用频率计
波形法:用示波器
对地打阻值:红笔接地,黑笔测两引脚,讲数为100-750之间正常
5.2、好坏判断
测电压,如果无压差,晶振坏
用示波器,如果有电压,无波形,晶振坏
对地阻值,读数在300--800之外,晶振坏