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模拟技术相关技术文章模拟数字电路的心脏之晶振的简单概述

(文章来源:电子工程世界)

之所以说晶振是数字电路的心脏,就是因为所有的数字电路都需要一个稳定的工作时钟信号,最常见的就是用晶振来解决,可以说只要有数字电路的地方就可以见到晶振。我们常说的晶振,实际上是通过切割设备将人工培养的水晶进行薄片切割而得到的,水晶的人工培养主要跟生长环境有关系,目前市面上品质较好的是俄罗斯生长的水晶。

之所以说晶振是数字电路的心脏,就是因为所有的数字电路都需要一个稳定的工作时钟信号,最常见的就是用晶振来解决,可以说只要有数字电路的地方就可以见到晶振。我们常说的晶振,包含两种,一种需要加驱动电路才能产生频率信号,这类晶振叫晶振谐振器,比如常见的49S封装、两脚封装的SMD3225 5032、少量四脚SMD封装。

一种不用加驱动电路,只需要加上电压信号,就能够产生频率信号,这种叫做晶振振荡器,基本上都是4脚封装,含有电源引脚、地引脚、频率输出引脚等。 晶振的主要参数选择 这里我们主要针对晶振谐振器。一般晶振的主要参数有,核心频率、工作温度、精度值、等效串联阻抗、匹配电容、封装形式等等。

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晶振的核心频率,一般核心频率的选择取决于频率需求元件的要求,比如时钟芯片就需要32.768KHz的晶振,MCU一般是一个范围,基本上从4M到几十M都有。 晶振的工作温度,之所以把工作温度单独拿出来,主要是由于晶振是个物理的器件,工作温度与价格是成正比,工作温度要求越高,价格越高,所以选择晶振时也需要重点考虑工作温度。 晶振的精度值,精度一般常见的有0.5ppm、±5ppm、±10ppm、±20ppm、±50ppm等等。其中0,5ppm国内的目前只有通过数字补偿的才能做到,国外的有在3225甚至2016上实现高精度。

精度的选择一般要参考频率需求器件对精度的要求。比如高精度的时钟芯片一般在±5ppm以内,普通的应用都选择在±20ppm左右。 晶振的等效串联阻抗,这个参数主要是与驱动能力有关系,也就是说跟驱动电流有关系。等效电阻小则需要的驱动电流就小。对外部驱动电路的适应能力就越高。 晶振的匹配电容,通过改变匹配电容的参数值,可以改变晶振的核心频率,也就是说可以通过调整晶振的匹配电容来对精度做微调。这也是目前国内做高精度温补晶振的主要办法。

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