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1、晶振的工作原理、什么是晶振?晶振是石英振荡器晶振的简称，英文名为Crystal，它是时钟电路中重要的 部件，它的主要作用是向显卡、网卡、主板等配件的各部分提供基准频率，它就 像个标尺，工作频率不稳定会造成相关设备工作频率不稳定,自然容易出现问题。 晶振还有个作用是在电路产生震荡电流，发出时钟信号.晶振是晶体振荡器晶振的简称。它用一种能把电能和机械能相互转化的晶体 在共振的状态下工作，以提供稳定，精确的单频振荡。在通常工作条件下，普通 的晶振频率对精度可达百万分之五十。高级的精度更高。有些晶振还可以由外加 电压在一定范围内调整频率，称为压控振荡器晶振（VCO ）。晶振在数字电路的基本作用是提供一
2、个时序控制的标准时刻。数字电路的工 作是根据电路设计，在某个时刻专门完成特定的任务，如果没有一个时序控制的 标准时刻，整个数字电路就会成为“聋子”，不知道什么时刻该做什么事情了。晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便 于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调 整频率的方法保持同步。晶振通常与锁相环电路配合使用，以提供系统所需的时钟频率。如果不同子 系统需要不同频率的时钟信号，可以用与同一个晶振相连的不同锁相环来提供。万联芯城 作为国内优秀的电子元器件采购网，一直秉承着 以良心做好良芯的服务理念，万联芯城为全国终端生产研发企业提供原装现
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5、使用晶振,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 端网络，电工学上这个网络有两个谐振点，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。由于晶体自身的特性致使这两个频率的距离 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，所以只要晶振 的两端并联上合适的电容它就会组成并联谐振电路。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，由于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化很大，这个振荡器晶振的频率也不会有很大的变 化。晶振有一个重要的参数，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
6、振频率。般的晶振振荡电路都是在一个反相放大器（注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该等于负载电容，请注意一般IC的引脚都有等效 输入电容，这个不能忽略。般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。晶振是为电路提供频率基准的元器件通常分成有源晶振和无源晶振两个大 类，无源晶振需要芯片内部有振荡器晶振，并且晶振的信号电压根据起振电路而 定，允许不同的电压，但无源晶振通常信号质量和精度较差，需要精确匹配外围 电路（电感、电容、电
7、阻等），如需更换晶振时要同时更换外围的电路。有源晶 振不需要芯片的内部振荡器晶振，可以提供高精度的频率基准，信号质量也较无 源晶振要好。每种芯片的手册上都会提供外部晶振输入的标准电路,会表明芯片的高可使 用频率等参数，在设计电路时要掌握。与计算机用CPU不同，单片机现在所能 接收的晶振频率相对较低，但对于一般控制电路来说足够了。晶体振荡器晶振也分为无源晶振和有源晶振两种类型。无源晶振与有源晶振 （谐振）的英文名称不同，无源晶振为crystal （晶体），而有源晶振则叫做os cillator （振荡器晶振）。无源晶振需要借助于时钟电路才能产生振荡信号，自 身无法振荡起来，所以“无源晶振”这个说
8、法并不准确；有源晶振是一个完整的 谐振振荡器晶振。谐振振荡器晶振包括石英（或其晶体材料）晶体谐振器，陶瓷谐振器，LC 谐振器等。晶振与谐振振荡器晶振有其共同的交集有源晶体谐振振荡器晶振。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知道， 若在晶片的两个极板间加一电场，会使晶体产生机械变形；反之，若在极板间施 加机械力，又会在相应的方向上产生电场，这种现象称为压电效应。如在极板间 所加的是交变电压，就会产生机械变形振动，同时机械变形振动又会产生交变电 场。一般来说，这种机械振动的振幅是比较小的，其振动频率则是很稳定的。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
9、等时，机械振 动的幅度将急剧增加，这种现象称为压电谐振，因此石英晶体又称为石英晶体谐 振器。其特点是频率稳定度很高。石英晶体振荡器晶振与石英晶体谐振器都是提供稳定电路频率的一种电子 器件。石英晶体振荡器晶振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来共同作用来工作的。振荡器晶振直接应用于电路 中，谐振器工作时一般需要提供3.3V电压来维持工作。振荡器晶振比谐振器多 了一个重要技术参数为：谐振电阻（RR ），谐振器没有电阻要求。RR的大小直 接影响电路的性能，也是各商家竞争的一个重要参数。三、概述微控制器的时钟源可以分为两类：基于机械谐振器件的时钟源，如晶振、陶
10、瓷谐振槽路；基于相移电路的时钟源，如：RC （电阻、电容）振荡器晶振。硅振 荡器晶振通常是完全集成的RC振荡器晶振，为了提高稳定性，包含有时钟源、 匹配电阻和电容、温度补偿等。机械式谐振器与RC振荡器晶振的主要区别基于晶振与陶瓷谐振槽路（机械式）的振荡器晶振通常能提供非常高的初始 精度和较低的温度系数。相对而言，RC振荡器晶振能够快速启动，成本也比较 低但通常在整个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%范围内变化。图1所示的电路能产生可靠的时钟信号，但其性能受环境 条件和电路元件选择以及振荡器晶振电路布局的影响。需认真对待振荡器晶振电 路的元件选择和线路板布局。在使用
11、时，陶瓷谐振槽路和相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并不敏感，但 在过驱动时很容易产生频率漂移（甚至可能损坏）。影响振荡器晶振工作的环境因 素有：电磁干扰（EMI）、机械震动与冲击、湿度和温度。这些因素会增大输出频 率的变化，增加不稳定性，并且在有些情况下，还会造成振荡器晶振停振。振荡器晶振模块上述大部分问题都可以通过使用振荡器晶振模块避免。这些模块自带振荡器 晶振、提供低阻方波输出，并且能够在一定条件下保证运行。常用的两种类型是 晶振模块和集成硅振荡器晶振。晶振模块提供与分立晶振相同的精度。硅振荡器 晶振的精度要比分立RC振荡器晶振高，多数情况下能
12、够提供与陶瓷谐振槽路相 当的精度。功耗选择振荡器晶振时还需要考虑功耗。分立振荡器晶振的功耗主要由反馈放大 器的电源电流以及电路内部的电容值所决定。CMOS放大器功耗与工作频率成 正比，可以表示为功率耗散电容值。比如，HC04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，整个电源电流为2.2mA。陶瓷谐振槽路一般具有较大的负载电容，相应地也需要更多的电流。相比之下，晶振模块一般需要电源电流为10mA至60mA。硅振荡器晶振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
13、。一种低功率的硅振荡器晶振，如MAX73 75，工作在4MHz时只需不到2mA的电流。时钟电路晶振与时钟IC芯片主板时钟芯片电路提供给CPU，主板芯片组和各级总线（CPU总线，AGP 总线，PCI总线，PCIE总线等）和主板各个接口部分基本工作频率，有了它， 计算机才能在CPU控制下，按步就班，协调地完成各项功能工作：1晶振的工作原理：主板时钟芯片即分频器的原始工作振荡频率，由石英晶体多谐振荡器晶振的谐振频率来产生，晶振其实是一个频率产生器，他主要把 传进去的电压转化为频率信号。提供给分频率一个基准的14.318MHZ的振荡频 率，它是一个多谐振荡器晶振的正回馈环电路，也就是说它把输入作为输出
14、，把 输出作为输入的回馈频率，象这样一个永无休止的循环自激过程。2. 在主板上常见的时钟晶振：有14.318M （主时钟）与32.768HZ （南桥 旁边的时钟）3. 时钟IC芯片简介：他主要起着放大频率和缩小频率的作用，他和晶振组 合后才能在主板上起作用。我们把他称做为时钟发生器（晶振+时钟IC芯片）4. 时钟发生器的工作原理:时钟我们可以把他定义为各个部件的总线频率速 度，他起着分配给各个部件的频率使他们能够正常工作。当晶振通电后发出的频 率送入时钟IC芯片，它的各脚会传出相对应的频率通个时钟IC芯片旁边的电阻（时钟IC芯片旁边左右两边一排的小电阻基本为220=22欧，330=33欧）.而
15、内存，与AGP这些高速的时钟是由北桥内部提供给它的，（注有些主板AGP 时钟不是由北桥提供的）将频率信号分配到主板各个部件,如（PCI 33M , CPU 100M133M200M I/O 48M 和 14M，南桥 33M & 14M 北桥 100M7&133M &200M时钟IC芯片上面讲到了时钟的产生，那他是如何工作的接下来我给大家讲解一下时钟I C芯片时钟IC芯片的工作条件：供电-他的供电基本上都经过个子较大的贴片电感进入时钟IC芯片（贴 片电感时钟IC芯片附近就可以找到因为他比其它帖片要胖一点）。时钟IC芯 片早期的供电有2组到3组：2组供电为2.5V与3.3V 3组供电为2.5V与2
16、.8V时钟IC芯片后期的供电有1组到2组：1组为+3.3V 2组为3.3V与2.5VPG信号是在启动时输出电压都稳定后再给电脑一个启动信号，让电脑正 式启动，而在意外断电时也能及时地送出关机信号让电脑马上停止工作，对电脑 的稳定和外设起了很大的保护作用。PG信号基本是通过时钟IC芯片旁边的阻值 较大的电阻（10K、4.7K电阻）进入时钟IC芯片内部的（PG要高于1.5V ）当 供电与PG都正常后时钟IC芯片内部才能正常工作，和晶体一起产生振荡，在 晶体的两脚均可以看到波形。晶体的两脚之间的阻值在450-700欧之间。在 它的两脚各有1V左右的电压，由分频器提供。他才能把14.318晶振送来的时 钟频率放大
