有源晶振电路及原理

时间：2020-01-05

压电石英水晶在经过加工成元件之后，分为很多种元件，比如有石英晶体谐振器和到石英晶体振荡器，谐振器和到振荡器焊接方面又要所不同，石英晶体振荡器也有分为很多种，比如普通的带电压的有源晶振,有VCXO压控振荡器，恒温晶体，TCXO温补晶振等系列，每款晶振型号众多，而且每款晶振引脚焊接也有所不同，外部匹配和到IC，PCB都有多不同。我们来详细介绍一下有源晶振的外部引脚识别和焊接，方便于大家了解好到解决实际问题。有个点标记的为1脚，按逆时针（管脚向下）分别为2、3、4。
有源晶振通常的用法：一脚悬空，二脚接地，三脚接输出，四脚接电压。有源晶振不需要DSP的内部振荡器，信号质量好，比较稳定，而且连接方式相对简单（主要是做好电源滤波，通常使用一个电容和电感构成的PI型滤波网络，输出端用一个小阻值的电阻过滤信号即可），不需要复杂的配置电路。（因为有源晶振内部已经有了一个简单的IC电路）相对于无源晶体，有源晶振的缺陷是其信号电平是固定的，需要选择好合适输出电平，灵活性较差，而且价格高。有源晶振是压电石英晶体晶片组成的,石英晶片之所以能当为振荡器使用，是基于它的压电效应：在晶片的两个较上加一电场，会使晶体产生机械变形；在石英晶片上加上交变电压，晶体就会产生机械振动，同时机械变形振动又会产生交变电场，虽然这种交变电场的电压较其微弱，但其振动频率是十分稳定的。当外加交变电压的频率与晶片的固有频率(由晶片的尺寸和形状决定)相等时，机械振动的幅度将急剧增加，这种现象称为“石英压电谐振”。   石英压电谐振状态的建立和维持都**借助于振荡器电路才能实现。图3是一个串联型振荡器，晶体管T1和T2构成的两级放大器，石英晶体XT与电容C2构成LC电路。在这个电路中，石英晶振相当于一个电感，C2为可变电容器，调节其容量即可使电路进入谐振状态。该振荡器供电电压为5V，输出波形为方波。
有源石英晶振和到无源晶振
     在电子学上，通常将含有晶体管元件的电路称作“有源电路”（如有源音箱、有源滤波器等），而仅由阻容元件组成的电路称作“无源电路”。电脑中的石英晶体振荡器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的英文名称不同，无源晶振为crystal（晶体），而有源晶振则叫做oscillator（振荡器）。无源晶振是有2个引脚的无极性元件，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”这个说法并不准确；有源晶振有4只引脚，是一个完整的振荡器，其中除了石英晶振外，还有晶体管和阻容元件，因此体积较大。

石英晶体振荡器的频率稳定度可达10^-9/日，甚至10^-11。例如10MHz的振荡器，频率在一日之内的变化一般不大于0.1Hz。因此，*可以将晶体振荡器视为恒定的基准频率源(石英表、电子表中都是利用石英晶体来做计时的基准频率)。从PC诞生至现在，主板上一直都使用一颗14.318MHz的石英晶体振荡器作为基准频率源。

     主板上除了这颗14.318MHz的晶振，还能找到一颗频率为32.768KHz时钟晶体，简称为表晶，主要是给时钟模块推广时钟标准的，它被用于实时时钟(RTC)电路中，显示**的时间和日期。
方形有源晶振引脚分布：
1、正方的，使用DIP-8封装，打点的是1脚。
   1-NC； 4-GND； 5-Output； 8-VCC
2、长方的，使用DIP-14封装，打点的是1脚。
   1-NC； 7-GND； 8-Output； 14-VCC

BTW：
1、电源有两种，一种是TTL，只能用5V，一种是HC的，可以3.3V/5V
2、边沿有一个是尖角，三个圆角，尖角的是一脚，和打点一致。
Vcc          out
NC（点）    GND
有源晶振与无源晶振的区别
1,无源晶体——无源晶体需要用DSP片内的振荡器,在datasheet上有建议的连接方法.无源晶体没有电压的问题,信号电平是可变的,也就是说是根据起振电路来决定的,同样的晶体可以适用于多种电压,可用于多种不同时钟信号电压要求的DSP,而且价格通常也较低,因此对于一般的应用如果条件许可建议用晶体,这尤其适合于产品线丰富批量大的生产者.无源晶体相对于晶振而言其缺陷是信号质量较差,通常需要**匹配外围电路(用于信号匹配的,电感,过滤信号即可),不需要复杂的配置电路.有源晶振通常的用法:一脚悬空,二脚接地,三脚接输出,四脚接电压.相对于无源晶体,有源晶振的缺陷是其信号电平是固定的,需要选择好合适输出电平,灵活性较差,而且价格高.
3,有源晶振相比于无源晶体通常体积较大,但现在许多有源晶振是表贴的,体积和晶体相当,有的甚至比许多晶体还要小。
• 有源晶振与晶体的选用
o 1,需要倍频的DSP需要配置好PLL周边配置电路,主要是隔离和滤波;
2.000MHZ-20.000MHZ以下的晶体晶振基本上都是基频的器件,稳定度好,20.000MHz以上的大多是谐波的(如3次谐波,5次谐波等等),稳定度差,因此强烈建议使用低频的器件,毕竟倍频用的PLL电路需要的周边配置主要是电容,电阻,电感,其稳定度和价格方面远远好于晶体晶振器件;
3,时钟信号走线长度尽可能短,线宽尽可能大,与其它印制线间距尽可能大,紧靠器件布局布线,必要时可以走内层,以及用地线包围;
4,通过背板从外部引入时钟信号时有特殊的设计要求,需要详细参考相关的资料.

                                                                                                    作者：晶振帝国

深圳市康华电子有限公司专注于石英晶振、石英晶体、声表面滤波器、晶体晶体、KDS晶体、爱普生晶体、西铁城晶体、32.768KHZ等

词条
词条说明
精工晶振“以解决电流耗损的原因”
低电荣低损耗的匹配方式.使用低匹配的设计产品.如手机,电子表之类产品,可大大的节省电池的损耗,以下是一些精工晶振的解决资料,可在技术下载中下载详细匹配资料. 对AT切晶体来说，在精工表晶使用初期，老化主要受元件内部应力释放影响，频率向升高方向变化，而后期受电极膜吸附的影响，，其频率按对数关系向降低方向变化，随时间增加变化量逐渐降低，见图4。为减小出厂时的老化率，生产商大都对产品进行了预老化。对老
精工晶振的技术资料
低电荣低损耗的匹配方式.使用低匹配的设计产品.如手机,电子表之类产品,可大大的节省电池的损耗,以下是一些精工晶振的解决资料,可在技术下载中下载详细匹配资料. 对AT切晶体来说，在精工表晶使用初期，老化主要受元件内部应力释放影响，频率向升高方向变化，而后期受电极膜吸附的影响，，其频率按对数关系向降低方向变化，随时间增加变化量逐渐降低，见图4。为减小出厂时的老化率，生产商大都对产品进行了预老化。对老
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