1,晶振的作用及原理
晶振作用是什么?晶振的作用:
1.晶振作用:给单片机正常工作提供稳定的时钟信号。原理:在石英晶体的两个极板上加一个电场,晶片会产生机械变形,对极板施加机械力使其变形,又会在极板上产生相应的电荷,这叫压电效应。如果在两个极板上加上交变的电压,晶片便会产生机械变形震荡,同时这种机械震荡还会产生交变的电场(比较的微小),但是当外加交变的电压的频率与晶片固有的频率(由其形状和尺寸决定)相等时,机械振动的幅度会加剧,产生交变电场也增大。叫做压电谐波。
2.即使去掉晶振,电路照样的能振荡,并且如果把那两个电容改成可调电容的话也能得到想要的某个频率,那还要晶振干什么:晶振、陶瓷谐振槽路、RC振荡器以及硅振荡器是适用于微控制器的四种时钟源。针对具体应用优化时钟源设计依赖于以下因素:成本、精度和环境参数。RC振荡器能够快速启动,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;但相对RC振荡器而言,基于晶振与陶瓷谐振槽路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。
晶振在电路中的作用
1、晶振在数字电路的基本作用是提供一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。
2、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。
3、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。
晶振的原理
晶振是电路中常用用的时钟元件,全称是叫晶体震荡器,在单片机系统里晶振的作用非常大,他结合单片机内部的电路,产生单片机所必须的时钟频率,单片机的一切指令的执行都是建立在这个基础上的,晶振的提供的时钟频率越高,那单片机的运行速度也就越快。
晶振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,普通的晶振频率绝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(VCO)。
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。
晶振一般采用如图1a的电容三端式(考毕兹) 交流等效振荡电路;实际的晶振交流等效电路如图1b,其中Cv是用来调节振荡频率,一般用变容二极管加上不同的反偏电压来实现,这也是压控作用的机理;把晶体的等效电路代替晶体后如图1c。其中Co,C1,L1,RR是晶体的等效电路。
晶振电路图
分析整个振荡槽路可知,利用Cv来改变频率是有限的:决定振荡频率的整个槽路电容C=Cbe,Cce,Cv三个电容串联后和Co并联再和C1串联。可以看出:C1越小,Co越大,Cv变化时对整个槽路电容的作用就越小。因而能"压控"的频率范围也越小。实际上,由于C1很小(1E-15量级),Co不能忽略(1E-12量级,几PF)。所以,Cv变大时,降低槽路频率的作用越来越小,Cv变小时,升高槽路频率的作用却越来越大。这一方面引起压控特性的非线性,压控范围越大,非线性就越厉害;另一方面,分给振荡的反馈电压(Cbe上的电压)却越来越小,最后导致停振。通过晶振的原理图你应该大致了解了晶振的作用以及工作过程了吧。采用泛音次数越高的晶振,其等效电容C1就越小;因此频率的变化范围也就越小。
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、陶瓷谐振槽路;RC(电阻、电容)振荡器。一种是皮尔斯振荡器配置,适用于晶振和陶瓷谐振槽路。另一种为简单的分立RC振荡器。
用万用表测量晶体振荡器是否工作的方法:测量两个引脚电压是否是芯片工作电压的一半,比如工作电压是51单片机的+5V则是否是2.5V左右。另外如果用镊子碰晶体另外一个脚,这个电压有明显变化,证明是起振了的。
晶振的类型有SMD和DIP型,即贴片和插脚型 。
先说DIP:常用尺寸有HC-49U/T,HC-49S,UM-1,UM-5,这些都是MHZ单位的。
再说SMD:有0705,0603,0503,0302,这里面又分四个焊点和二个焊点的。不过越小越贵,而且很小的话,做不出频率较高的晶振。
2,石英谐振器的激励电平
激励电平是指石英谐振器接入电路工作时,两端必加有一定的电压,当然也有交流电流通过。因而,它在工作中消耗一定的功率,通常用激励电平来表示石英谐振器功耗。
我们一般用的晶体谐振器功耗大都在1mW。在实际应用时,应使输入石英晶体的激励功率不超过额定值。如电路中激励电平过小,振荡器不能起振;过高的激励电平会使石英谐振器内部温度升高,使石英晶片的老化效应和频率漂移增大;极强的激励功率会使石英晶片的机械振动过于剧烈而损坏。
在测量中也存在该问题,大多数晶体激励电平为1mW,目前我们用的测试仪为-5dBmW(相当于0.5mW),激励电平不够,造成有时测量晶体不起振,但实际是好的,容易误判现象,应调至0dBmW(相当于1mW)才对。
3,日本晶振企业领衔全球晶振厂家收入排名
晶体元件是消费类电子产品不可或缺的元器件。在日本,芯片被比作"产业之米",晶体元件则被比作"产业之盐",可见晶体元件在电子产品中的重要作用不一般。所有数字电路都需要使用晶振,晶振每年的出货量惊人。随着电子信息产业的飞速发展和电子整机的小型化、高性能的发展趋势,石英晶体元器件的市场需求量还将快速增长。
据统计,全球晶振厂家收入排名中,前四名均为日本企业。台湾和美国厂家也在晶振产业占据重要地位,在收入排名前20位中,有7家为台湾厂商,4家为美国厂商。知名日产品牌比如:大真空晶振(KDS)、西铁城晶体(CITIZEN)、爱普生石英晶振(EPSON)、精工晶体(SEIKO)、村田陶瓷(MURATA)、TDK陶瓷谐振器、日本电波工业株式会社(NDK)等。
4,32.768k晶振是什么
发布日期:2015/08/09 03:51 PM
32.768晶振一般用于计时。
作用:用于计时(时间基准) 使用地方:用于钟表,电脑主板计时,以及其他有计时需要的电路中。
内部结构:这是因为32768是2得15次方。当把32.768k晶振的信号连到一个16位的计数器时,第16位数字每变化一次,正好就是1秒钟时间。这样就可以计时了。
32.768KHZ是一个很有意义的数字,我们每天都要用到它,它给我们带来太多的好处。只是生活中太少有人去关注了,只关注着它给我们带来的演变数字。32.768khz比较容易分频以便于产生1秒的时钟频率,因为32768等于2的15次方。我们每天用的手表、手机、电脑上显示作用的钟就是由它演变过来的。太奇妙了吧!
电脑里的实时钟与石英钟是一样的道理,要是不供电,实时钟是不会走的。开机时由机箱电源供电,关机后由主板电池供电。由主板电池供电到机箱电源供电由一个专门电路切换。开机时实时钟准确,说明电源向32.768K晶振供电正常,32.768K晶振本身也没有问题;关机断电时钟不走说明切换电路有故障,主板电池不能向32.768K晶振供电,因此32.768K晶振停振,因此时钟不走了。所以这种故障应重点检查从主板电池到32768之间的电路。重点检查切换电路。往往由于一个小元件有问题就能发生这种故障。