【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 源晶振”這個(gè)說法并不準(zhǔn)確；有源晶振是一個(gè)完整的諧振振蕩器。石英晶體振蕩器與石英晶體諧振器都是提供穩(wěn)定電路頻率的一種電子器件。石英晶體振蕩器是利用石英晶體的壓電效應(yīng)來起振，而石英晶體諧振器是利用石英晶體和內(nèi)置IC共同作用來工作的。振蕩器直接應(yīng)用于電路中。振蕩器比諧振器多了一個(gè)重要技術(shù)參數(shù)：諧振電阻（RR），諧振器沒有電阻要求。RR的大小直接影響電路的性能，因此這是各商家競(jìng)爭(zhēng)的一個(gè)重要參數(shù)。 有源晶振 有源晶振有4只引腳是一個(gè)完整的振蕩器，里面除了石英晶體外，還有晶體管和阻容元件 。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(jiǎn)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，價(jià)格相對(duì)較高。對(duì)于時(shí)序要求敏感的應(yīng)用，還是有源的晶振好，因?yàn)榭梢赃x用比較精密的晶振，甚至是高檔的溫度補(bǔ)償晶振。有些DSP內(nèi)部沒有起振電路，只能使用有源的晶振，如TI的6000系列等。有源晶振相比于無源晶體通常體積較大，但現(xiàn)在許多有源晶振是表貼的，體積和晶體相當(dāng)，有的甚至比許多晶體還要小。圖51為有源晶振的外形圖。圖51 有源晶振的外形圖 有源晶振的用法有源晶振型號(hào)眾多，而且每一種型號(hào)的引腳定義都有所不同，接法也不同,下面我介紹一下有源晶振引腳識(shí)別，以方便大家：有個(gè)點(diǎn)標(biāo)記的為1腳，按逆時(shí)針（管腳向下）分別為4。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(jiǎn)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。有源晶振是用石英晶體組成的,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(chǎng)，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(chǎng)，雖然這種交變電場(chǎng)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)。石英晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度可達(dá)10^9/日，甚至10^11。例如10MHz的振蕩器。因此，完全可以將晶體振蕩器視為恒定的基準(zhǔn)頻率源(石英表、電子表中都是利用石英晶體來做計(jì)時(shí)的基準(zhǔn)頻率)。從PC誕生至現(xiàn)在。 ，它被用于實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)電路中，顯示精確的時(shí)間和日期。 主要參數(shù)1. 總頻差:在規(guī)定的時(shí)間內(nèi),由于規(guī)定的工作和非工作參數(shù)全部組合而引起的晶體振蕩器頻率與給定標(biāo)稱頻率的最大偏差。
2. 頻率溫度穩(wěn)定度:在標(biāo)稱電源和負(fù)載下，工作在規(guī)定溫度范圍內(nèi)的不帶隱含基準(zhǔn)溫度或帶隱含基準(zhǔn)溫度的最大允許頻偏。
3. 開機(jī)特性(頻率穩(wěn)定預(yù)熱時(shí)間):指開機(jī)后一段時(shí)間(如 5 分鐘)的頻率到開機(jī)后另一段時(shí)間(如1小時(shí))的頻率的變化率，表示了晶振達(dá)到穩(wěn)定的速度。4. 頻率老化率:在恒定的環(huán)境條件下測(cè)量振蕩器頻率時(shí)，振蕩器頻率和時(shí)間之間的關(guān)系。這種長(zhǎng)期頻率漂移是由晶體元件和振蕩器元件的緩慢變化造成的。因此，其頻率偏移的速率叫老化率，可用規(guī)定時(shí)限后的最大變化率(如177。10ppb/天,加電72小時(shí)后)，或規(guī)定的時(shí)限內(nèi)最大的總頻率變化(如:177。 1ppm/(第 一年)和177。5ppm/(十年))來表示。5. 短穩(wěn)短期穩(wěn)定度。6. 頻率壓控范圍:將頻率控制電壓從基準(zhǔn)電壓調(diào)到規(guī)定的終點(diǎn)電壓，晶體振蕩器頻率的最小峰值改變量 　　
7. 率壓控線性:與理想(直線)函數(shù)相比的輸出頻率輸入控制電壓傳輸特性的一種量度，它以百分?jǐn)?shù)表示整個(gè)范圍頻偏的可容許非線性度。8. 單邊帶相位噪聲￡(f):偏離載波 f 處,一個(gè)相位調(diào)制邊帶的功率密度與載波功率之比。 方形有源晶振引腳分布正方的，使用DIP8封裝，打點(diǎn)的是1腳。1NC； 4GND； 5Output； 8VCC長(zhǎng)方的，使用DIP14封裝，打點(diǎn)的是1腳。1NC； 7GND； 8Output； 14VCC BTW電源有兩種，一種是TTL，只能用5V，一種是HC的，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。Vcc out 　　NC（點(diǎn)） GND 實(shí)際數(shù)據(jù)測(cè)試樣品為TOYOCOM的711SC ，1腳懸空，2腳接地，3腳輸出，4腳接+5V；，但是工作頻率會(huì)有一定的偏差；，輸出頻率準(zhǔn)確；，輸出頻率準(zhǔn)確。 無源晶振 無源晶振是有2個(gè)引腳的無極性元件需要借助于時(shí)鐘電路才能產(chǎn)生振蕩信號(hào)，自身無法振蕩起來 無源晶振需要用DSP片內(nèi)的振蕩器，在datasheet上有建議的連接方法。無源晶振沒有電壓的問題，信號(hào)電平是可變的，也就是說是根據(jù)起振電路來決定的，同樣的晶振可以適用于多種電壓，可用于多種不同時(shí)鐘信號(hào)電壓要求的DSP，而且價(jià)格通常也較低，因此對(duì)于一般的應(yīng)用如果條件許可建議用晶體，這尤其適合于產(chǎn)品線豐富批量大的生產(chǎn)者。無源晶振相對(duì)于晶振而言其缺陷是信號(hào)質(zhì)量較差，通常需要精確匹配外圍電路（用于信號(hào)匹配的電容、電感、電阻等），更換不同頻率的晶體時(shí)周邊配置電路需要做相應(yīng)的調(diào)整。使用時(shí)建議采用精度較高的石英晶體，盡可能不要采用精度低的陶瓷晶體。 有源晶振和無源晶振的區(qū)別無源晶振有2個(gè)引腳，需要借助于外部的時(shí)鐘電路(接到主IC內(nèi)部的震蕩電路)才能產(chǎn)生振蕩信號(hào)，自身無法振蕩.有源晶振有4個(gè)引腳，是一個(gè)完整的振蕩器，其中除了石英晶體外，,就可輸出比較好的波形.有源晶振只是將無源晶體和振蕩電路做到一起晶振行業(yè)內(nèi)一般不以有源無源來分類晶振，一般是客戶端工程師才這么叫?？蛻舳斯こ處熕f的晶振，其實(shí)是包括晶體（諧振器）和晶體振蕩器（振蕩器）的統(tǒng)稱。晶體是依靠石英晶體的天然振蕩出頻率，而晶振借助補(bǔ)償電路及其它補(bǔ)償功能實(shí)現(xiàn)更好的輸出頻率。所以，如果單純從有無接電路區(qū)別，可以簡(jiǎn)單地分為無源/有源晶振。第六章 石英晶體振蕩器的原理、類型及參數(shù) 石英晶體諧振器的基本原理石英晶體振蕩器是利用石英晶體（二氧化硅的結(jié)晶體）的壓電效應(yīng)制成的種諧振器件，它的基本構(gòu)成大致是：從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片（稱為晶片，它可以是正方形、矩形或圓形等），在它的兩個(gè)對(duì)應(yīng)面上涂敷銀層作電極，在每個(gè)電極上各焊一根引線接到管腳 上，再加上封裝外殼就構(gòu)成了石英晶諧振器，簡(jiǎn)稱為石英晶體或晶體、晶振；而在封裝內(nèi)部添加IC組成振蕩電路的晶元件稱為晶體振蕩器。其產(chǎn)品一般用金屬外殼封裝，也有用玻璃殼、陶瓷或塑料裝的。下圖61是一種金屬外殼封裝的石英晶體結(jié)構(gòu)示意圖。圖61 金屬外殼封裝的石英晶體結(jié)構(gòu)圖 壓電效應(yīng)若在石英晶體的兩個(gè)電極上加一電場(chǎng)，晶片就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形。反之，若在晶片的兩側(cè)施加機(jī)械力，則在晶片相應(yīng)的方向上將產(chǎn)生電場(chǎng)，這種物理現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。如圖62（a）所示。如果在晶片的兩極上加交變電壓，晶片就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，同時(shí)晶片的機(jī)械振動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生交變電場(chǎng)。在一般情況下，晶片機(jī)械振動(dòng)的振幅和交變電場(chǎng)的振幅非常微小，但當(dāng)外加交變電壓的頻率為某一特定值時(shí)，振幅明顯加大，比其他頻率下的振幅大的多，這種現(xiàn)象稱為壓電諧振，如圖62（b）所示，它與LC回路的諧振現(xiàn)象十分相似。它的諧振頻率與晶片的切割方式、幾何形狀、尺寸等有關(guān)。圖62 壓電效應(yīng)和諧振現(xiàn)象 符號(hào)和等效電路石英晶體諧振器的符號(hào)和等效電路如圖63所示。當(dāng)晶體不振動(dòng)時(shí)，可把它看成一個(gè)平板電容器稱為靜電電容C，它的大小與晶片的幾何尺寸、電極面積有關(guān)，一般約幾個(gè)PF到幾十PF。當(dāng)晶體振蕩時(shí)，機(jī)械振動(dòng)的慣性可用電感L來等效。一般L的值為幾十mH 到幾百mH。晶片的彈性可用電容C來等效，C的值很小，～。晶片振動(dòng)時(shí)因摩擦而造成的損耗用R來等效，它的數(shù)值約為100Ω。由于晶片的等效電感很大，而C很小，R也小，因此回路的品質(zhì)因數(shù)Q很大，可達(dá)1000～10000。加上晶片本身的諧振頻率基本上只與晶片的切割方式、幾何形狀、尺寸有關(guān)，而且可以做得精確，因此利用石英諧振器組成的振蕩電路可獲得很高的頻率穩(wěn)定度。所以只是個(gè)符號(hào)。 諧振頻率從石英晶體諧振器的等效電路可知，它有兩個(gè)諧振頻率，即（一）當(dāng)L、C、R支路發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí)，它的等效阻抗最小（等于R）。串聯(lián)諧振頻率用fs表示，石英晶體對(duì)于串聯(lián)諧振頻率fs呈純阻性，（二）當(dāng)頻率高于fs時(shí)L、C、R支路呈感性，可與電容C發(fā)生并聯(lián)諧振，其并聯(lián)頻率用fd表示。根據(jù)石英晶體的等效電路，可定性畫出它的電抗—頻率特性曲線如圖63所示?？梢姰?dāng)頻率低于串聯(lián)諧振頻率fs或者頻率高于并聯(lián)諧振頻率fd時(shí)，石英晶體呈容性。僅在fsf《fd極窄的范圍內(nèi)，石英晶體呈感性。圖63 石英晶體諧振器的符號(hào)和等效電路 石英晶體振蕩器的類型特點(diǎn) 石英晶體振蕩器的類型石英晶體振蕩器是由品質(zhì)因素極高的石英晶體振子（即諧振器和振蕩電路組成。晶體的品質(zhì)、切割取向、晶體振子的結(jié)構(gòu)及電路形式等,共同決定振蕩器的性能。國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）將石英晶體振蕩器分為4類：普通晶體振蕩（TCXO）,電壓控制式晶體振蕩器（VCXO）,溫度補(bǔ)償式晶體振蕩（T