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有源晶振与无源晶振的介绍

 GRASE04 2012-06-20

无源晶振

无源晶振为crystal(晶体)无源晶振是有2个引脚的无极性元件,需要借助于时钟电路才能产生振荡信号,自身无法振荡起来,

所以“无源晶振”这个说法并不准确。无源晶振没有电压的问题,信号电平是可变的,也就是说是根据起振电路来决定的,同样的

晶振可以适用于多种电压,可用于多种不同时钟信号电压要求,而且价格通常也较低,因此对于一般的应用如果条件许可建议用

晶体,这尤其适合于产品线丰富批量大的生产者。无源晶振相对于晶振而言其缺陷是信号质量较差,通常需要精确匹配外围电路

(用于信号匹配的电容、电感、电阻等),更换不同频率的晶体时周边配置电路需要做相应的调整。使用时建议采用精度较高的

石英晶体,尽可能不要采用精度低的陶瓷晶体。

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单片机的无源晶振(晶体)两旁的电容,是晶体的匹配电容,只有在外部所接电容匹配的条件下,才能近似达到标称频率。

一般情况下是30pF左右。

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有源晶振

有源晶振则叫做oscillator(振荡器),有源晶振有4只引脚,是一个完整的振荡器,其中除了石英晶体外,还有晶体管和阻容元件,因此体积较大。

有源晶振,信号质量好,比较稳定,而且连接方式相对简单(主要是做好电源滤波),不需要复杂的配置电路。相对于无源晶体,有源晶振的缺陷

是其信号电平是固定的,需要选择好合适输出电平,灵活性较差,价格相对较高。对于时序要求敏感的应用,还是有源的晶振好,因为可以选用比

较精密的晶振,甚至是高档的温度补偿晶振。有源晶振相比于无源晶体通常体积较大,但现在许多有源晶振是表贴的,体积和晶体相当,有的甚至

比许多晶体还要小。

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如果要求系统比较稳定,比如MPU CPLD FPGA等则选择有源晶振。

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有源晶振的接法

有个点标记的为1脚,按逆时针(管脚向下)分别为234
有源晶振通常的用法:一脚悬空,二脚接地,三脚接输出,四脚接电压

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拆解有源晶振

可以看到 有源晶振 = 普通晶振+逻辑电路

石英晶片之所以能当为振荡器使用,是基于它的压电效应:在晶片的两个极上加一电场,会使晶体产生机械变形;在石英晶片上加上交变电压,晶体就会产生机械振动,同时机械变形振动又会产生交变电场,虽然这种交变电场的电压极其微弱,但其振动频率是十分稳定的。当外加交变电压的频率与晶片的固有频率(由晶片的尺寸和形状决定)相等时,机械振动的幅度将急剧增加,这种现象称为“压电谐振”。

压电谐振状态的建立和维持都必须借助于振荡器电路才能实现。图3是一个串联型振荡器,晶体管T1和T2构成的两级放大器,石英晶体XT与电容C2构成LC电路。在这个电路中,石英晶体相当于一个电感,C2为可变电容器,调节其容量即可使电路进入谐振状态。该振荡器供电电压为5V,输出波形为方波。

jing

有源晶体振荡器

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