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晶振引腳識別分析

來源:http://www.ike-digital.com 作者:konuaer 2013年01月30

        相信很多人都知道!各種邏輯芯片的晶振引腳可以等效為電容三點式振蕩器。晶振引腳的內部通常是一個反相器,或者是奇數個反相器串聯。在晶振輸出引腳 XO 和晶振輸入引腳 XI 之間用一個電阻連接,對于 CMOS 芯片通常是數 M 到數十M 歐之間. 很多芯片的引腳內部已經包含了這個電阻,引腳外部就不用接了。這個電阻是為了使反相器在振蕩初始時處于線性狀態,反相器就如同一個有很大增益的放大器,以便于起振. 石英晶體也連接在晶振引腳的輸入和輸出之間,等效為一個并聯諧振回路,振蕩頻率應該是石英晶體的并聯諧振頻率。
      晶體旁邊的兩個電容接地, 實際上就是電容三點式電路的分壓電容, 接地點就是分壓點. 以接地點即分壓點為參考點,振蕩引腳的輸入和輸出是反相的,但從并聯諧振回路即石英晶振兩端來看,形成一個正反饋以保證電路持續振蕩. 在芯片設計時,這兩個電容就已經形成了,一般是兩個的容量相等,容量大小依工藝和版圖而不同,但終歸是比較小,不一定適合很寬的頻率范圍. 外接時大約是數 PF 到數十 PF,依頻率和石英晶體的特性而定,需要注意的是:這兩個電容串聯的值是并聯在諧振回路上的, 會影響振蕩頻率,當兩個電容量相等時,反饋系數是 0.5,一般是可以滿足振蕩條件的,但如果不易起振或振蕩不穩定可以減小輸入端對地電容量,而增加輸出端的值以提高反饋量。
      晶振型號縱多,而且每一種型號的引腳定義都有所不同,接發也不同,下面我介紹一下有源晶振引腳識別,以方便大家認識
      有個點標記的為1腳,按逆時針(管腳向下)分別為2、3、4。
      有源晶振通常的用法:一腳懸空,二腳接地,三腳接輸出,四腳接電壓。

      有源晶振不需要處理器的內部振蕩器,信號質量好,比較穩定,而且連接方式相對簡單(有源晶振的VCC端不要直接接VCC,要做好電源濾波,典型的接法J 使用一個電容和電感構成的PI型濾波網絡如下圖所示:  輸出端用一個小阻值的電阻過濾信號即可),不需要復雜的配置電路。相對于無源晶體,有源晶振的缺陷是其信號電平是固定的,需要選擇好合適輸出電平,靈活性較差,而且價格高。
       有源晶振是右石英晶體組成的,石 英晶片之所以能當為振蕩器使用,是基于它的壓電效應:在晶片的兩個極上加一電場,會使晶體產生機械變形;在石英晶片上加上交變電壓,晶體就會產生機械振 動,同時機械變形振動又會產生交變電場,雖然這種交變電場的電壓極其微弱,但其振動頻率是十分穩定的。當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,機械振動的幅度將急劇增加,這種現象稱為“壓電諧振”。
        壓電諧振狀態的建立和維持都必須借助于振蕩器電路才能實現。圖3是一個串聯型振蕩器,晶體管T1和T2構成的兩級放大器,石英晶體XT與電容C2構成LC電路。在這個電路中,石英晶體相當于一個電感,C2為可變電容器,調節其容量即可使電路進入諧振狀態。該振蕩器供電電壓為5V,輸出波形為方波《有源晶振引腳》有源晶振與無源晶振
       石英晶體振蕩器的頻率穩定度可達10^-9/日,甚至10^-11。例如10MHz的振蕩器,頻率在一日之內的變化一般不大于0.1Hz。因此,完全可以將晶體振蕩器視為恒定的基準頻率源(石英表、電子表中都是利用石英晶體來做計時的基準頻率)。從PC誕生至現在,主板上一直都使用一顆14.318MHz的石英晶體振蕩器作為基準頻率源。主板上除了這顆14.318MHz的晶振,還能找到一顆頻率為32.768MHz的晶振,它被用于實時時鐘(RTC)電路中,顯示精確的時間和日期   方形有源晶振引腳分布: 1、正方的,使用DIP-8封裝,打點的是1腳。
       在電子學上,通常將含有晶體管元件的電路稱作“有源電路”(如有源音箱、有源濾波器等),而僅由阻容元件組成的電路稱作“無源電路”。電腦中的晶體振蕩器也分為無源晶振和有源晶振兩種類型。無源晶振與有源晶振的英文名稱不同,無源晶振為crystal(晶體),而有源晶振則叫做oscillator(振蕩器)。無源晶振是有2個引腳的無極性元件,需要借助于時鐘電路才能產生振蕩信號,自身無法振蕩起來,所以“無源晶振”這個說法并不準確;有源晶振有4只引腳,是一個完整的振蕩器,其中除了石英晶體外,還有晶體管和阻容元件,因此體積較大。

                                                            康華爾電子

 

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