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標(biāo)題: 晶振的作用 [打印本頁(yè)]

作者: 揚(yáng)興晶振HXR 時(shí)間: 2015-5-13 15:54
標(biāo)題: 晶振的作用
晶振的作用是給機(jī)器提供一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，晶振通過頻率發(fā)生器的放大或縮小后就成了電腦中各種不同的總線頻率。計(jì)算機(jī)都有個(gè)計(jì)時(shí)電路，雖然叫做“時(shí)鐘”，但它們實(shí)際上并不是通常意義的時(shí)鐘，把它們稱為計(jì)時(shí)器更恰當(dāng)一點(diǎn)。計(jì)算機(jī)一般使用的是精度比較高的石英晶體，石英晶體在一定范圍內(nèi)的頻率振蕩，這種頻率取決于晶體本身的PPM（頻率偏差度），PPM越小，震動(dòng)越穩(wěn)定。
不同的晶振，它功耗也不同。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放大器功耗越大，功耗越大，這個(gè)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(chǎng)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
在應(yīng)用具體起到的作用，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(jiǎn)單的分立RC振蕩器。基于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系數(shù)。RC振蕩器的優(yōu)點(diǎn)是快速啟動(dòng)而且價(jià)格低，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。環(huán)境和電路元件選擇會(huì)對(duì)它造成影響。需認(rèn)真對(duì)待振蕩器電路的元件選擇和線路板布局。在使用的時(shí)候，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)生頻率偏差，甚至晶振損壞。影響振蕩器工作的環(huán)境因素有：濕度和溫度、電磁干擾（EMI）、機(jī)械震動(dòng)與沖擊。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取?　　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。

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