在我們生存的世界,萬物運動不止。從宇宙太陽系,到一個人、一個元器件等,都以各種形式時刻運行著。但問題來了,萬物運動的原動力是什么呢?
emmm...要不先來個簡單的,先搞懂搞懂晶振起振的原動力。
01是誰?先敲動晶振的“心”?晶振是電路中可以提供高度穩定時鐘信號的元器件。通常一個系統共用一個晶振,便于各部分保持同步,一起“干大事”。比如在我們常用的計算機系統中,晶振可比喻為各板卡的“心跳”發生器,如果主卡的“心跳”出現問題,必定會使其他各電路出現故障。人體的心跳搏動,離不開血液。晶振也是一樣,離不開電流。所以簡單來說,晶振起振的原動力是——電,我們需要把一個晶振放在完整的電路中,并給電路供上電,產生回路電流,晶振自此開始穩定有節奏的“跳動”。
晶振在紅綠燈系統提供時鐘信號
當然,這個起振回路也是有講究的(有源晶振內嵌起振回路,無源晶振需外接起振回路),它需要遵循“巴克毫森穩定性準則”。
02什么是巴克毫森穩定性準則?巴克豪森穩定性準則,由德國物理學家巴克豪森(Heinrich Georg Barkhausen)于1921年提出的準則——電子振蕩器系統信號由輸入到輸出再反饋到輸入的相差為360°,且環路增益≥1,為振蕩器起振的必要條件。一個簡單振蕩器想產生周期性的振蕩,通常是以電壓形式的輸出,在持續不斷地輸出的同時,需要加入放大器以產生持續的反饋給到輸入,由于放大器本身的輸出在高頻時相移太大會使整個反饋變成正的,從而產生振蕩。
負反饋系統當環路增益≥1時,說明輸入信號在環路中逛一圈后又送到輸入端,信號幅度比原來更大。相位為360°,說明輸入信號在電路中逛一圈后,相位與原本的輸入信號完全相同,因此輸入信號被完美的加強了。兩者結合,信號經過反復放大后不斷增大,當環路中的信號幅度增大到一定程度后,振蕩器中的有源器件(晶振電路中的反相器)存在的非線性會限制幅度的繼續增加,使得振蕩器的輸出達到穩定。通俗說就是振蕩的幅值肯定超不過電源電壓。
03如何判斷晶振是否起振?1、用示波器看波形用示波器看波形是最直接的方法。因晶振波形的占空比為50%,所以測得的平均電壓為1/2Vcc左右。
8MHz晶振的正常波形晶振波形一般是正弦波或者方波,當輸出波形是方波時,一般上升沿比較陡峭,且包含了較多的高頻信號,這個時候就要保證測試的帶寬足夠,理論值是帶寬是被測信號頻率的2倍,實際測試方波時帶寬應該是被測信號頻率的10倍。除了帶寬之外,在測試晶振時,還有一點應該重點注意:晶振對電容負載較敏感,探頭電容相對較大,相當于一個很重的負載并聯在晶振電路中,容易導致電路停振而得不出正確的測量結果。所以在進行晶振測試的時候,需要保證足夠的帶寬和較小的輸入電容。
2、用數字萬用表的電壓檔測電壓無源晶振具備兩個管腳:頻率輸入腳與頻率輸出腳。若晶振已經起振,說明這兩個管腳之間必然存在電壓差,這樣才會有流經的電流對晶片產生激勵功率。所以,我們可以用萬用表的直流電壓檔,測量晶振兩個引腳的電壓。起振的時候,晶振兩端的電壓一般為芯片供電電壓Vcc的一半。但這里要注意,若芯片不良,則無法捕捉到晶振正在提供給它的正確的時鐘信號。在這種情況之下,我們容易對晶振是否起振做出誤判。
3、使用頻率計測試使用頻率計測量晶振頻率輸出腳位時,若有正常的波形(常見為方波,溫補晶振有削峰正弦波輸出)或正常頻率信號輸出,則可視為該晶振已經正常起振。最后,聽聲音判斷晶振是否起振的方法,并不可靠。因為晶體的振蕩頻率遠超人耳能夠聽見的頻率上限,有時能夠聽到反而是有問題的,說明晶體質量不佳,更多的時候,正常工作的晶體是不會發出任何人耳能聽到的聲音的,有時聲音來自外電路元件。晶振是電路中必不可少的電子元器件,主要有無線數據傳輸和計時兩種用途。但我國晶振行業起步較晚,目前國產晶振以中低端晶振產品為主,高端晶振主要依靠國外進口。隨著國內5G、新能源產業的迅速發展,國內晶振需求量快速增長,國內廠商正奮力追趕,加快國產替代進程。泰藝晶振,便是其一。泰藝電子,是一家專業石英頻率控制組件制造商,主要產品包括「石英振蕩子」、「石英振蕩器」、「壓控石英振蕩器」、「溫度補償石英振蕩器」,并且是臺灣唯一擁有生產「恒溫控制石英振蕩器」技術的制造商。更值得高興的是,華秋商城已成為泰藝電子授權代理商,廣大客戶現可通過華秋商城購買泰藝系列產品!>>點擊進入泰藝晶振專區最后,送上一波晶振福利!1)優惠券免費領!華秋商城20元無門檻優惠券,20元/35元/150元滿減優惠券,免費領取!領完再購買晶振超實惠!
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●一圖搞懂有源晶振和無源晶振的12點區別
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