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1、之杨若古兰创作晶体振荡器，简称晶振.在电气上它可以等效成一个电容和一个 电阻并联再串联一个电容的二端收集，电工学上这个收集有两个 谐振点，以频率的高低分其中较低的频率是串联谐振，较高的频 率是并联谐振.因为晶体本身的特性导致这两个频率的距离相当 的接近，在这个极窄的频率范围内，晶振等效为一个电感，所以 只需晶振的两端并联上合适的电容它就会构成并联谐振电路.这 个并联谐振电路加到一个负反馈电路中就可以构成正弦波振荡 电路，因为晶振等效为电感的频率范围很窄，所以即使其他元件 的参数变更很大，这个振荡器的频率也不会有很大的变更.晶振有一个次要的参数，那就是负载电容值，选择与负载电 容值相等的并联电容
2、，就可以得到晶振标称的谐振频率.普通的晶振振荡电路都是在一个反相放大器（留意是放大器 不是反相器）的两端接入晶振，再有两个电容分别接到晶振的两 端，每个电容的另一端再接到地，这两个电容串联的容量值就应 当等于负载电容，请留意普通IC的引脚都有等效输入电容，这 个不克不及忽略.普通的晶振的负载电容为15p或12.5p，如果再考虑元件引 脚的等效输入电容，则两个22p的电容构成晶振的振荡电路就是 比较好的选择.晶体振荡器也分为无源晶振和有源晶振两品种型.无源晶振 与有源晶振（谐振）的英文名称分歧，无源晶振为 crysta（l 晶体）， 而有源晶振则叫做oscillator （振荡器）无源晶振须要借
3、助于时钟 电路才干发生振荡旌旗灯号，本身没法振荡起来，所以“无源晶 振”这个说法其实禁绝确；有源晶振是一个完好的谐振振荡器.谐振振荡器包含石英（或其晶体材料）晶体谐振器，陶瓷谐 振器，LC谐振器等.晶振与谐振振荡器有其共同的交集有源晶体谐振振荡器.石英晶片所以能做振荡电路（谐振）是基于它的压电效应， 从物理学中晓得，若在晶片的两个极板间加一电场，会使晶体发 生机械变形；反之，若在极板间施加机械力，又会在响应的方向 上发生电场，这类景象称为压电效应如在极板间所加的是交变 电压，就会发生机械变形振动，同时机械变形振动又会发生交变 电场普通来说，这类机械振动的振幅是比较小的，其振动频率 则是很波动的
4、但当外加交变电压的频率与晶片的固有频率（决 定于晶片的尺寸）相等时，机械振动的幅度将急剧添加，这类景 象称为压电谐振，是以石英晶体又称为石英晶体谐振器.其特点 是频率波动度很高. 石英晶体振荡器与石英晶体谐振器都是提供波动电路频率的一 种电子器件.石英晶体振荡器是利用石英晶体的压电效应来起 振，而石英晶体谐振器是利用石英晶体和内置IC来共同感化来 工作的振荡器直接利用于电路中，谐振器工作时普通须要提供3. 3V电压来保持工作振荡器比谐振器多了一个次要技术参数为： 谐振电阻（RR）,谐振器没有电阻请求RR的大小直接影响电路的功能，也是各商家竞争的一个次要参数.概述微控制器的时钟源可以分为两类：基
5、于机械谐振器件的时钟 源，如晶振、陶瓷谐振槽路；基于相移电路的时钟源，如：RC （电阻、电容）振荡器硅振荡器通常是完好集成的RC振荡器，为 了提高波动性，包含有时钟源、匹配电阻和电容、温度抵偿等. 图1给出了两种时钟源图1给出了两个分立的振荡器电路，其中 图1a为皮尔斯振荡器配置，用于机械式谐振器件，如晶振和陶 瓷谐振槽路图1b为简单的RC反馈振荡器.机械式谐振器与RC振荡器的次要区别基于晶振与陶瓷谐振槽路（机械式）的振荡器通常能提供非常 高的初始精度和较低的温度系数绝对而言，RC振荡器能够快速 启动，成本也比较低，但通常在全部温度和工作电源电压范围内 精度较差，会在标称输出频率的5%至50%
6、范围内变更图1所示 的电路能发生可靠的时钟旌旗灯号，但其功能受环境条件和电路 元件选择和振荡器电路规划的影响需认真对待振荡器电路的元 件选择和线路板规划.在使用时，陶瓷谐振槽路和响应的负载电 容必须根据特定的逻辑系列进行优化具有高Q值的晶振对放大 器的选择其实不敏感，但在过驱动时很容易发生频率漂移(甚至 可能损坏)影响振荡器工作的环境身分有：电磁干扰(EMI)、机械 震撼与冲击、湿度和温度这些身分会增大输出频率的变更，添 加不波动性，而且在有些情况下，还会形成振荡器停振.振荡器模块上述大部分成绩都可以通过使用振荡器模块防止这些模块 自带振荡器、提供低阻方波输出，而且能够在必定条件下包管运 转最
7、经常使用的两品种型是晶振模块和集成硅振荡器晶振模块 提供与分立晶振不异的精度硅振荡器的精度要比分立RC振荡 器高，多数情况下能够提供与陶瓷谐振槽路相当的精度.功耗选择振荡器时还须要考虑功耗.分立振荡器的功耗次要由反 馈放大器的电源电流和电路内部的电容值所决定CMOS放大器 功耗与工作频率成反比，可以暗示为功率耗散电容值.比方，HC 04反相器门电路的功率耗散电容值是90pF.在4MHz、5V电源下 工作时，相当于1.8mA的电源电流再加上20pF的晶振负载电容， 全部电源电流为2.2mA.陶瓷谐振槽路普通具有较大的负载电容，响应地也须要更多 的电流.比拟之下，晶振模块普通须要电源电流为10mA
8、至60mA.硅振荡器的电源电流取决于其类型与功能，范围可以从低频 （固定）器件的几个微安到可编程器件的几个毫安.一种低功率的 硅振荡器，如MAX7375,工作在4MHz时只需不到2mA的电流.结论在特定的微控制器利用中，选择最好的时钟源须要综合考虑 以下一些身分：精度、成本、功耗和环境需求.下表给出了几种 经常使用的振荡器类型，并分析了各自的优缺点.晶振电路的感化电容大小没有固定值普通二三十p.晶振是给单片机提供工作 旌旗灯号脉冲的.这个脉冲就是单片机的工作速度 .比方 12M 晶 振.单片机工作速度就是每秒12M.和电脑的CPU概念一样.当然. 单片机的工作频率是有范围的 .不克不及太大.普
9、通 24M 就不上 去了.否则不波动.接地的话数字电路弄的来乱一点也无所谓.看板子上有无模拟 电路.接地方式也是不固定的.普通串联式接地.从小旌旗灯号到大 旌旗灯号顺次接.然后小旌旗灯号连到接地来增添偕波对电路的 波动性的影响，所以晶振所配的电容在10pf-50pf之间都可以的， 没有什么计算公式.但是主流是接入两个33pf的瓷片电容，所以还是随主流. 晶振电路的道理晶振是晶体振荡器的简称，在电气上它可以等效成一个电容 和一个电阻并联再串联一个电容的二端收集，电工学上这个收集 有两个谐振点，以频率的高低分其中较低的频率是串联谐振，较 高的频率是并联谐振.因为晶体本身的特性导致这两个频率的距 离
10、相当的接近,在这个极窄的频率范围内，晶振等效为一个电感， 所以只需晶振的两端并联上合适的电容它就会构成并联谐振电 路.这个并联谐振电路加到一个负反馈电路中就可以构成正弦波 振荡电路，因为晶振等效为电感的频率范围很窄 ,所以即使其他 元件的参数变更很大,这个振荡器的频率也不会有很大的变更.晶振有一个次要的参数，那就是负载电容值，选择与负载电 容值相等的并联电容,就可以得到晶振标称的谐振频率.普通的晶振振荡电路都是在一个反相放大器 （留意是放大器 不是反相器）的两端接入晶振，再有两个电容分别接到晶振的两 端，每个电容的另一端再接到地 ,这两个电容串联的容量值就应 当等于负载电容，请留意普通IC的引
11、脚都有等效输入电容，这个 不克不及忽略.普通的晶振的负载电容为15p或12.5p，如果再考虑元件引脚 的等效输入电容，则两个22p的电容构成晶振的振荡电路就是比 较好的选择.晶振电路中罕见成绩晶振电路中如何选择电容 C1，C2?(1):因为每一种晶振都有各自的特性，所以最好按制作厂商所 提供的数值选择内部元器件.:在答应范围内，C1, C2值越低越好.C值偏大虽有益于振荡 器的波动，但将会添加起振时间.:应使C2值大于C1值，如许可使上电时，加快晶振起振.在石英晶体谐振器和陶瓷谐振器的利用中，须要留意负载电 容的选择.分歧厂家生产的石英晶体谐振器和陶瓷谐振器的特性 和品质都存在较大差别，在选用
12、，要了解该型号振荡器的关键目 标，如等效电阻，厂家建议负载电容，频率偏差等 .在实际电路 中，也能够通过示波器观察振荡波形来判断振荡器是否工作在最 好形态示波器在观察振荡波形时，观察 OSCO 管脚(Oscillator output)，应选择100MHz带宽以上的示波器探头，这类探头的输 入阻抗高，容抗小，对振荡波形绝对影响小.(因为探头上普通存 在1020pF的电容，所以观测时，适当减小在OSCO管脚的电 容可以获得更接近实际的振荡波形 ).工作良好的振荡波形应当是 一个漂亮的正弦波，峰峰值应当大于电源电压的70%.若峰峰值小 于70%,可适当减小OSCI及OSCO管脚上的外接负载电容.反
13、之， 若峰峰值接近电源电压且振荡波形发生畸变，则可适当添加负载 电容.用示波器检测OSCI(Oscillator input)管脚，容易导致振荡器停 振，缘由是:部分的探头阻抗小不成以直接测试，可以用串电容的方法来 进行测试如经常使用的4MHz石英晶体谐振器，通常厂家建议的 外接负载电容为1030pF摆布若取中间值15pF，则C1, C2各取 30pF可得到其串联等效电容值15pF.同时考虑到还另外存在的电 路板分布电容，芯片管脚电容，晶体本身寄生电容等都会影响总 电容值，故实际配置C1, C2时，可各取2015pF摆布而且C1, C2使用瓷片电容为佳.问:如何判断电路中晶振是否被过分驱动?答:电阻RS经常使用来防止晶振被过分驱动过分驱动晶振会 渐渐损耗减少晶振的接触电镀，这将惹起频率的上升 可用一台 示波器检测 OSC 输出脚，如果检测一非常清晰的正弦波，且正 弦波的上限值和上限值都符合时钟输入须要，则晶振未被过分驱 动;相反，如果正弦波形的波峰，波谷两端被削平，而使波构成 为方形，则晶振被过分驱动.这时候就须要用电阻RS来防止晶振 被过分驱动判断电阻RS值大小的最简单的方法就是串联一个5k 或10k的微调电阻，从0开始慢慢调高，不断到正弦波不再被削平 为止.通过此法子就可以找到最接近的电阻RS值.
