晶振一般叫做晶體諧振器,是一種機(jī)電器件,是用電損耗很小的石英晶體經(jīng)精密切割磨削并鍍上電極焊上引線做成。這種晶體有一個(gè)很重要的特性,如果給他通電,他就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振蕩,反之,如果給他機(jī)械力,他又會(huì)產(chǎn)生電,這種特性叫機(jī)電效應(yīng)。
他們有一個(gè)很重要的特點(diǎn),其振蕩頻率與他們的形狀,材料,切割方向等密切相關(guān)。由于石英晶體化學(xué)性能非常穩(wěn)定,熱膨脹系數(shù)非常小,其振蕩頻率也非常穩(wěn)定,由于控制幾何尺寸可以做到很精密,因此,其諧振頻率也很準(zhǔn)確。根據(jù)石英晶體的機(jī)電效應(yīng),我們可以把它等效為一個(gè)電磁振蕩回路,即諧振回路。他們的機(jī)電效應(yīng)是機(jī)-電-機(jī)-電的不斷轉(zhuǎn)換,由電感和電容組成的諧振回路是電場-磁場的不斷轉(zhuǎn)換。
在電路中的應(yīng)用實(shí)際上是把它當(dāng)作一個(gè)高Q值的電磁諧振回路。由于石英晶體的損耗非常小,即Q值非常高,做振蕩器用時(shí),可以產(chǎn)生非常穩(wěn)定的振蕩,作濾波器用,可以獲得非常穩(wěn)定和陡削的帶通或帶阻曲線。
晶振是石英振蕩器的簡稱,英文名為Crystal,它是時(shí)鐘電路中最重要的部件,它的作用是向顯卡、網(wǎng)卡、主板等配件的各部分提供基準(zhǔn)頻率,它就像個(gè)標(biāo)尺,工作頻率不穩(wěn)定會(huì)造成相關(guān)設(shè)備工作頻率不穩(wěn)定,自然容易出現(xiàn)問題。
由于制造工藝不斷提高,現(xiàn)在晶振的頻率偏差、溫度穩(wěn)定性、老化率、密封性等重要技術(shù)指標(biāo)都很好,已不容易出現(xiàn)故障,但在選用時(shí)仍可留意一下晶振的質(zhì)量。晶振在應(yīng)用具體起到什么作用微控制器的時(shí)鐘源可以分為兩類:基于機(jī)械諧振器件的時(shí)鐘源,如晶振、陶瓷諧振槽路;RC(電阻、電容)振蕩器。一種是皮爾斯振蕩器配置,適用于晶振和陶瓷諧振槽路。
另一種為簡單的分立RC振蕩器?;诰д衽c陶瓷諧振槽路的振蕩器通常能提供非常高的初始精度和較低的溫度系數(shù)。RC振蕩器能夠快速啟動(dòng),成本也比較低,但通常在整個(gè)溫度和工作電源電壓范圍內(nèi)精度較差,會(huì)在標(biāo)稱輸出頻率的5%至50%范圍內(nèi)變化。但其性能受環(huán)境條件和電路元件選擇的影響。需認(rèn)真對(duì)待振蕩器電路的元件選擇和線路板布局。
晶振型號(hào)大全及選型
在使用時(shí),陶瓷諧振槽路和相應(yīng)的負(fù)載電容必須根據(jù)特定的邏輯系列進(jìn)行優(yōu)化。具有高Q值的晶振對(duì)放大器的選擇并不敏感,但在過驅(qū)動(dòng)時(shí)很容易產(chǎn)生頻率漂移(甚至可能損壞)。影響振蕩器工作的環(huán)境因素有:電磁干擾(EMI)、機(jī)械震動(dòng)與沖擊、濕度和溫度。這些因素會(huì)增大輸出頻率的變化,增加不穩(wěn)定性,并且在有些情況下,還會(huì)造成振蕩器停振。上述大部分問題都可以通過使用振蕩器模塊避免。這些模塊自帶振蕩器、提供低阻方波輸出,并且能夠在一定條件下保證運(yùn)行。最常用的兩種類型是晶振模塊和集成RC振蕩器(硅振蕩器)。晶振模塊提供與分立晶振相同的精度。
硅振蕩器的精度要比分立RC振蕩器高,多數(shù)情況下能夠提供與陶瓷諧振槽路相當(dāng)?shù)木?。選擇振蕩器時(shí)還需要考慮功耗。分立振蕩器的功耗主要由反饋放大器的電源電流以及電路內(nèi)部的電容值所決定。CMOS放大器功耗與工作頻率成正比,可以表示為功率耗散電容值。比如,HC04反相器門電路的功率耗散電容值是90pF。在4MHz、5V電源下工作時(shí),相當(dāng)于1.8mA的電源電流。再加上20pF的晶振負(fù)載電容,整個(gè)電源電流為2.2mA。陶瓷諧振槽路一般具有較大的負(fù)載電容,相應(yīng)地也需要更多的電流。相比之下,晶振模塊一般需要電源電流為10mA~60mA。硅振蕩器的電源電流取決于其類型與功能,范圍可以從低頻(固定)器件的幾個(gè)微安到可編程器件的幾個(gè)毫安。一種低功率的硅振蕩器,如MAX7375,工作在4MHz時(shí)只需不到2mA的電流。在特定的應(yīng)用場合優(yōu)化時(shí)鐘源需要綜合考慮以下一些因素:精度、成本、功耗以及環(huán)境需求。
晶振是控制CPU的時(shí)鐘頻率的,也就是產(chǎn)生高低電平的周期(產(chǎn)生一個(gè)高電平,和一個(gè)低電平為一個(gè)周期,)一般說來次頻率越高,電腦在單位時(shí)間里處理的速度越快晶振本身并不產(chǎn)生振蕩,但它會(huì)以一個(gè)固定的頻率與外電路發(fā)生諧振,前提是外電路的振蕩頻率必須與晶振的固有振蕩頻率相一致,起碼也要非常接近,否則電路將停振。關(guān)于測試,一般業(yè)余情況下用萬用表測有電阻(指表針動(dòng))則已損壞(振蕩頻率很低的表針也會(huì)略擺,但馬上歸零),表針不動(dòng)(電阻無窮大),有可能好,有可能引線開路。
晶振型號(hào)大全
有源晶振引腳
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,接法也不同,下面介紹一下有源晶振引腳識(shí)別: 有點(diǎn)標(biāo)記的為1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,而且連接方式相對(duì)簡單(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)小阻值的電阻過濾信號(hào)即可),不需要復(fù)雜的配置電路。相對(duì)于無源晶體,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。 有源晶振是由石英晶體組成的,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,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,雖然這種交變電場的電壓極其微弱,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)。圖3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。
晶振型號(hào)大全及選型
有源晶振與無源晶振
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的英文名稱不同, 無源晶振為crystal(晶體),有2個(gè)引腳,體積小,需借助于時(shí)鐘電路才能產(chǎn)生振蕩信號(hào); 有源晶振叫做oscillator(振蕩器)。有4只引腳,體積較大。
方形有源晶振引腳分布:
1、正方的,使用DIP-8封裝,打點(diǎn)的是1腳。 1-NC; 4-GND; 5-Output; 8-VCC
2、長方的,使用DIP-14封裝,打點(diǎn)的是1腳。 1-NC; 7-GND; 8-Output; 14-VCC
說明:
1、電源有兩種,一種是TTL,只能用5V,一種是HC的,可以3.3V/5V
2、邊沿有一個(gè)是尖角,三個(gè)圓角,尖角的是一腳,和打點(diǎn)一致。
3、石英晶體封裝類型:49/U,49/T,UM-5,49/S,尺寸:5X7mm,6X3.5mm,5X3.2mm,4X2.5mm
貼片晶振(OSC)尺寸:SMD(3.2&TImes;5,6X3.5,5X7,3.2&TImes;5,6X3.5,5X7) 。
全尺寸、半尺寸晶振:49/U、49/T、49/S、49/SMD、50/U/0/T、UM-1、UM-5.
圓柱形晶振尺寸:1.5ⅹ5、2ⅹ6、3ⅹ8、3ⅹ9、3ⅹ10 。
常用晶振型號(hào)
工作溫度為-40-+85度
石英振蕩器系列:全尺寸、半尺寸鐘振、(5*7 、6*3.5、5*3.2、4*2.5) 石英晶振系列:HC--49/U、HC-49/S、HC--49/SMD、50U、UM-1、UM-5
音叉晶體系列:JU/AT 2*6 、3*8、3*9
貼片系列:TCXO、VCXO SMD(5*7 、6*3.5、5*3.2、4*2.5) 陶瓷系列:ZTA、ZTT、ZTB CRB455、10.7M
常用晶振型號(hào)
石英振蕩器系列:全尺寸、半尺寸鐘振、(5*7 6*3.5、 5*3.2、4*2.5)
石英品振系列: HC--49/U、 HC-49/S、 HC-49/SMD、50U、 UM-1、UM-5。
音義晶體系列: JU/AT 2*6、3*8、3*9。
貼片系列: TCXO、VCXO SMD ( 5*7、6*3.5、5*3.2、4*2.5)。
陶瓷系列: ZTA、ZTT、ZTB CRB455 10.7M。
單片機(jī)中常用晶振型號(hào)
一般分為貼片和直插兩種,直插TO49封裝居多,多是6兆赫茲,8兆赫茲,11.0592兆赫茲,18.432兆赫茲,20兆赫茲。另外還有32.768千赫茲的用于RTC。貼片晶振的體積與型號(hào)主要有5070,6035,5032,4025,3225,2520,1510這七種;其中6035,4025這兩種體積不常用。
愛普生晶振常用型號(hào)
愛普生貼片晶振32.768K系列頻率范圍晶體單元的產(chǎn)品多以FC、MC開頭,而圓柱晶振則以C開頭。KHZ貼片晶振常用的幾種規(guī)格大概有以下八種:1.6*1.0mm;2.0*1.2mm;3.2*1.5mm;4.2*1.5mm(愛普生已淘汰此規(guī)格產(chǎn)品);5.0*2.0mm;7.0*1.5mm;8.0*3.8mm;10.41*4.06mm(體積較大)。注明:晶振長寬高體積均可加減0.2mm。
愛普生晶振MHZ頻率范圍晶體單元產(chǎn)品均已FA、MA開頭。且常用的規(guī)格有:1.6*1.2mm;2.0*1.6mm;2.5*2.0mm;3.2*2.5mm;8.0*3.8mm;11.7*4.8mm(體積較大,用戶較少);13.46*5.08mm(體積較大,用戶較少)。
愛普生晶振表面聲波(SAW)諧振器產(chǎn)品型號(hào)以NS、FS開頭,廣泛應(yīng)用于汽車無鈅門鎖上的產(chǎn)品線。用在例如無鈅門鎖的參考時(shí)鐘、近場通信等專用低功耗無線通信上的產(chǎn)品線。常用的封裝有以下三種:2.5*2.0mm;3.8*3.8mm,4.8*5.2mm。