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  • 晶振简述

    内蒙古十一选五玩法 www.ologb.com 晶振是什么?全称是石英晶体振荡器,是一种高精度和高稳定度的振荡器。通过一定的外接电路来,可以生成频率和峰值稳定的正弦波。而单片机在运行的时候,需要一个脉冲信号,做为自己执行指令的触发信号,可以简单的想象为:单片机收到一个脉冲,就执行一次或多次指令。

    工作原理

    石英晶体振荡器是高精度和高稳定度的振荡器,被广泛应用于彩电、计算机、??仄鞯雀骼嗾竦吹缏分?,以及通信系统中用于频率发生器、为数据处理设备产生时钟信号和为特定系统提供基准信号。
    石英晶体振荡器是利用石英晶体(二氧化硅的结晶体)的压电效应制成的一种谐振器件,它的基本构成大致是:从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片(简称为晶片,它可以是正方形、矩形或圆形等),在它的两个对应面上涂敷银层作为电极,在每个电极上各焊一根引线接到管脚上,再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器,简称为石英晶体或晶体、晶振。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。
    若在石英晶体的两个电极上加一电场,晶片就会产生机械变形。反之,若在晶片的两侧施加机械压力,则在晶片相应的方向上将产生电场,这种物理现象称为压电效应。如果在晶片的两极上加交变电压,晶片就会产生机械振动,同时晶片的机械振动又会产生交变电场。在一般情况下,晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅非常微小,但当外加交变电压的频率为某一特定值时,振幅明显加大,比其他频率下的振幅大得多,这种现象称为压电谐振,它与LC回路的谐振现象十分相似。它的谐振频率与晶片的切割方式、几何形状、尺寸等有关 。

    主要参数

    参数 基本描述
    频率准确度 在标称电源电压、标称负载阻抗、基准温度(25℃)以及其他条件保持不变,晶体振荡器的频率相对与其规定标称值的最大允许偏差,即(fmax-fmin)/f0;
    温度稳定度 其他条件保持不变,在规定温度范围内晶体振荡器输出频率的最大变化量相对于温度范围内输出频率极值之和的允许频偏值,即(fmax-fmin)/(fmax+fmin);
    频率调节范围 通过调节晶振的某可变元件改变输出频率的范围。
    调频(压控)特性 包括调频频偏、调频灵敏度、调频线性度。
    ①调频频偏:压控晶体振荡器控制电压由标称的最大值变化到最小值时输出频率差。
    ②调频灵敏度:压控晶体振荡器变化单位外加控制电压所引起的输出频率的变化量。
    ③调频线性度:是一种与理想直线(最小二乘法)相比较的调制系统传输特性的量度。
    负载特性 其他条件保持不变,负载在规定变化范围内晶体振荡器输出频率相对于标称负载下的输出频率的最大允许频偏。
    电压特性 其他条件保持不变,电源电压在规定变化范围内晶体振荡器输出频率相对于标称电源电压下的输出频率的最大允许频偏。
    杂波 输出信号中与主频无谐波(副谐波除外)关系的离散频谱分量与主频的功率比,用dBc表示。
    谐波 谐波分量功率Pi与载波功率P0之比,用dBc表示。
    频率老化 在规定的环境条件下,由于元件(主要是石英谐振器)老化而引起的输出频率随时间的系统漂移过程。通常用某一时间间隔内的频差来量度。对于高稳定晶振,由于输出频率在较长的工作时间内呈近似线性的单方向漂移,往往用老化率(单位时间内的相对频率变化)来量度。
    日波动 指振荡器经过规定的预热时间后,每隔一小时测量一次,连续测量24小时,将测试数据按S=(fmax-fmin)/f0式计算,得到日波动。
    开机特性 在规定的预热时间内,振荡器频率值的最大变化,用V=(fmax-fmin)/f0表示。
    相位噪声 短期稳定度的频域量度。用单边带噪声与载波噪声之比£(f)表示,£(f)与噪声起伏的频谱密度Sφ(f)和频率起伏的频谱密度Sy(f)直接相关,由下式表示: f2S(f)=f02Sy(f)=2f2£(f) f—傅立叶频率或偏离载波频率;f0—载波频率。

    应用

    晶振在应用具体起到的作用,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?;诰д裼胩沾尚痴癫勐返恼竦雌魍ǔD芴峁┓浅8叩某跏季群徒系偷奈露认凳?。RC振荡器能够快速启动,成本也比较低,但通常在整个温度和工作电源电压范围内精度较差,会在标称输出频率的5%至50%范围内变化。但其性能受环境条件和电路元件选择的影响。需认真对待振荡器电路的元件选择和线路板布局。

    1通用晶体振荡器,用于各种电路中,产生振荡频率

    晶体振荡频率,也是工程师在电路设计和元件选购时首要关注的参数。晶振常用标称频率在1~200MHz之间,比如32768Hz、8MHz、12MHz、24MHz、125MHz等,更高的输出频率也常用PLL(锁相环)将低频进行倍频至1GHz以上。我们称之为标称频率。

    2时钟脉冲用石英晶体谐振器,与其它元件配合产生标准脉冲信号,广泛用于数字电路中

    晶振作为数字电路中的心脏,晶振在智能产品中是如何发挥作用的呢?以智能家居如空调、窗帘、安防、监控等产品来说,都需要无线传输???,它们通过蓝牙、WIFI或ZIGBEE等协议,将??榇右欢朔⒌搅硪欢?,或直接通过手机控制,而晶振就是无线??槔锏暮诵脑?,影响着整系统的稳定性,所以选择好系统使用的晶振,决定了数字电路的成败。

    3微处理器用石英晶体谐振器

    为改善石英晶体振荡器的频率特性,减小温度影响,通过对石英晶体振荡器的频率一温度特性的研究,提出了以微处理器(STC89C52 RC)为核心的基于AT切晶体谐振器的温度补偿技术,并介绍了系统结构、补偿原理及硬件电路,给出了补偿结果。本设计具有结构简单、功耗低等优点。

    选型

    晶体振荡器被广泛应用到军、民用通信电台,微波通信设备,程控电话交换机,无线电综合测试仪,BP机、移动电话发射台,高档频率计数器、GPS、卫星通信、??匾贫璞傅?。它有多种封装,特点是电气性能规范多种多样。
    它有好几种不同的类型:电压控制晶体振荡器(VCXO)、温度补偿晶体振荡器(TCXO)、恒温晶体振荡器(OCXO),以及数字补偿晶体振荡器(MCXO或DTCXO),每种类型都有自己的独特性能。如果需要使设备即开即用,您就必须选用VCXO或温补晶振,如果要求稳定度在0.5ppm以上,则需选择数字温补晶振(MCXO)。模拟温补晶振适用于稳定度要求在5ppm~0.5ppm之间的需求。VCXO只适合于稳定度要求在5ppm以下的产品。在不需要即开即用的环境下,如果需要信号稳定度超过0.1ppm的,可选用OCXO。

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