1. 晶振的基礎(chǔ)知識(shí)

石英晶體振蕩器，簡(jiǎn)稱#晶振#，它能夠產(chǎn)生中央處理器(CPU)執(zhí)行指令所必須的時(shí)鐘頻率信號(hào)，CPU一切指令的執(zhí)行都是建立在這個(gè)基礎(chǔ)上的，時(shí)鐘信號(hào)頻率越高，通常CPU的運(yùn)行速度也就越快。只要是包含CPU的電子產(chǎn)品，都至少包含一個(gè)時(shí)鐘源，就算外面看不到實(shí)際的振蕩電路，也是在芯片內(nèi)部被集成，由此它被稱為數(shù)字電路的心臟。

晶振符號(hào)與實(shí)物

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”。

晶振分為有源晶振和無源晶振，二者區(qū)別如下：無源晶振稱為晶體，是無極性元件，一般有2個(gè)引腳，本身不能振蕩,依靠配合其他IC內(nèi)部振蕩電路工作;而有源晶振則是晶體+振蕩電路，封裝在一起。給他供上電源，就有波形輸出。有源晶振4只引腳，是一個(gè)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。無源晶體相對(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。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。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。

2.晶振的主要參數(shù)

①標(biāo)稱頻率，就是晶體元件規(guī)格書中所指定的頻率，也是工程師在電路設(shè)計(jì)和元件選購(gòu)時(shí)首要關(guān)注的參數(shù)。晶振常用標(biāo)稱頻率在1～200MHz之間，比如32768Hz、8MHz、12MHz、24MHz、125MHz等，更高的輸出頻率也常用PLL(鎖相環(huán))將低頻進(jìn)行倍頻至1GHz以上。

② 輸出信號(hào)的頻率不可避免會(huì)有一定的偏差，我們用頻率誤差或頻率穩(wěn)定度，用單位ppm來表示，即百萬分之一(partsper million)(1/106)，是相對(duì)標(biāo)稱頻率的變化量，此值越小表示精度越高。比如，12MHz晶振偏差為±20ppm，表示它的頻率偏差為12×20Hz=±240Hz，即頻率范圍是(11999760～12000240Hz)

③還有一個(gè)溫度頻差，表示在特定溫度范圍內(nèi)，工作頻率相對(duì)于基準(zhǔn)溫度時(shí)工作頻率的允許偏離，它的單位也是ppm。

④負(fù)載電容CL，它是電路中跨接晶體兩端的總的有效電容(不是晶振外接的匹配電容)，主要影響負(fù)載諧振頻率和等效負(fù)載諧振電阻，與晶體一起決定振蕩器電路的工作頻率，通過調(diào)整負(fù)載電容，就可以將振蕩器的工作頻率微調(diào)到標(biāo)稱值。

3.晶振好壞的測(cè)量

①用萬用表測(cè)晶振兩端的電阻值，若為無窮大，說明晶振無短路或漏電;

②用數(shù)字電容表測(cè)量其電容，一般損壞的晶振容量明顯減小(不同的晶振其正常容量具有一定的范圍，可測(cè)量好的得到，一般在幾十到幾百PF)。

③貼近耳朵輕搖，有聲音就一定是壞的(內(nèi)部的晶體已經(jīng)碎了，還能用的話頻率也變了)。

④測(cè)試輸出腳電壓。一般正常情況下，大約是電源電壓的一半。因?yàn)檩敵龅氖钦也?峰峰值接近源電壓)，用萬用表測(cè)試時(shí)，就差不多是一半啦。

⑤用代換法或示波器測(cè)量。

3.晶振的應(yīng)用電路

晶振用在單片機(jī)最小系統(tǒng)中

畫PCB時(shí)注意晶振下面不要布線，避免引起干擾。

審核編輯：湯梓紅