無源晶振起振條件及其工作原理

2021-01-08 電子發燒友
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無源晶振起振條件及其工作原理

發表於 2017-11-19 09:43:40

　　無源晶振（crystal）別稱為石英晶體諧振器，實質為石英晶體諧振器。晶振：指的是石英晶體諧振器（quartz crystal unit）和石英晶體振蕩器（crystaloscillator）的統稱。

　　微控制器的時鐘源可以分為兩類：基於機械諧振器件的時鐘源，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，適用於晶振和陶瓷諧振槽路。另一種為簡單的分立RC 振蕩器。 　基於晶振與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係數。RC 振蕩器能夠快速啟動，成本也比較低

　　無源晶振起振條件

　　1、不起振。上電復位後晶振不工作或是低功耗模式下晶振不工作，但是敲擊一下晶振又會正常起振。此即晶振的欠激勵現象，原因在於激勵功率不夠或起振時間太長。解決方法是選擇能耗小的晶體，同時在數據手冊允許範圍內減少外接電容值，縮短起振時間，電容取值不要相同。

　　2、頻率偏大，此為過激勵現象，用示波器可以觀察到輸出波形的波峰和波谷被削平。此時晶振被過分驅動，應在晶片相關腳上串接電阻調整至輸出波形清晰完整。

　　無源晶振工作原理

　　首先晶振是有緣晶振和無源晶振的總稱，上面我們也知道，無源晶振才需要匹配電容，無源晶振也叫做晶體。

　　晶體的電容如果在0.1U和0.01U之間，是比較大的。

　　晶振的標稱值在測試時有一個「負載電容」的條件，在工作時滿足這個條件，振蕩頻率才與標稱值一致。一般來講，有低負載電容（串聯諧振晶體）

　　高負載電容（並聯諧振晶體）之分。在電路上的特徵為： 晶振串一隻電容跨接在IC兩隻腳上的，則為串聯諧振型;一隻腳接IC，一隻腳接地的，則為並聯型。如確實沒有原型號，需要代用的可採取串聯諧振型電路上的電容再並一個電容，並聯諧振電路上串一隻電容的措施。例如： 4.433MHZ晶振，並一隻3300PF電容或串一隻70P的微調電容。另一種說法是「損耗

　　值」與「激勵電平「 之說：

　　其實，上述原因都可以作為選擇晶振的條件作為考慮。常見的晶振有2腳跟4腳，其實無源晶振2腳跟4腳的差別不大，因為主要它還是靠2個腳在工作，3腳的晶振是一種集晶振和電容為一體的複合元件。由於在集成電路振蕩端子外圍電路中總是以一個晶振（或其它諧振元件）和兩個電容組成迴路，為便於簡化電路及工藝，人們便研製生產了這種複合件。其3個弓|腳中，中間的1個腳通常是2 個電容連接一起的公共端，另外2個引腳即為晶振兩端，也是兩個電容各自與晶振連接的兩端。

　　

　　無源晶振（晶體諧振器）工作原理：在石英水晶片的兩邊鍍上電極，通過在兩電極上加一定的電壓，因為石英有壓電效應，電壓形成了，自然就會產生形變，從而給IC提供一個正弦波形。通過IC的內部整形和PLL電路後產生方波，然後輸入給下級電路。有源晶振就是把頻率部分和驅動PLL電路集成在IC外部，自成一體，直接輸出方波供下級電路使用。

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