上圖顯示了石英諧振器的模態(tài)譜,包括基模,三階泛音,5階泛音和一些亂真信號(hào)響應(yīng),即寄生模。在振蕩器應(yīng)用上,振蕩器總是選擇蕞強(qiáng)的模式工作。一些干擾模式有急劇升降的頻率—溫度特性。有時(shí)候,當(dāng)溫度發(fā)生改變,在一定溫度下,寄生模的頻率與振蕩頻率一致,這導(dǎo)致了“活動(dòng)性下降”。在活動(dòng)性下降時(shí),寄生模的激勵(lì)引起諧振器的額外能量的消耗,導(dǎo)致Q值的減小,等效串聯(lián)電阻增大及振蕩器頻率的改變。當(dāng)阻抗增加到相當(dāng)大的時(shí)候,振蕩器就會(huì)停止,即振蕩器失效。當(dāng)溫度改變遠(yuǎn)離活動(dòng)性下降的溫度時(shí),振蕩器又會(huì)重新工作。寄生模能有適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)和封裝方法控制。不斷修正電極與晶片的尺寸關(guān)系(即應(yīng)用能陷原則),并保持晶片主平面平行,這樣就能把寄生模蕞小化。無(wú)源晶振也叫做諧振器: 它只是個(gè)石英晶體片,使用時(shí)需匹配相應(yīng)的電容、電感、電阻等外圍電路才能工作。北京小尺寸插件晶振誠(chéng)信經(jīng)營(yíng)
晶振不僅可用為MCU的時(shí)鐘,也在其他領(lǐng)域用途廣,例如:科爾皮茲晶體振蕩器:它用于產(chǎn)生頻率非常高的正弦輸出信號(hào)。該振蕩器可以用作不同類型的傳感器,例如溫度傳感器。在Colpitts電路中使用一些器件,可以實(shí)現(xiàn)更高的溫度穩(wěn)定性和高頻率。阿姆斯壯晶體振蕩器:該電路在過(guò)去的幾十年一直被使用。它們廣泛應(yīng)用于再生無(wú)線電接收機(jī)中。在該輸入中,來(lái)自天線的射頻信號(hào)通過(guò)附加繞組磁耦合到振蕩電路,并減少反饋以控制反饋回路中的增益。它產(chǎn)生了一個(gè)窄帶射頻濾波器和放大器。在晶體振蕩器中,LC諧振電路被反饋回路取代。皮爾斯晶體振蕩器:在電路中,晶振串聯(lián)于電路中,晶振的作用決定振蕩的頻率。在輸出和輸入之間由s提供低阻抗路徑。在共振期間有180度的相移,以使反饋為正。輸出正弦波的振幅限制在漏極端子的最大電壓范圍內(nèi)。北京有源插件晶振批量定制晶振因天然晶體純度差,資源有限,而人工晶體純度高,資源豐富,故現(xiàn)在生產(chǎn)晶振基本上多采用人工晶體。
晶振是什么?晶振是石英晶體諧振器(quartzcrystaloscillator)的簡(jiǎn)稱,也稱有源晶振,它能夠產(chǎn)生中心處理器(CPU)執(zhí)行指令所必須的時(shí)鐘頻率信號(hào),CPU一切指令的執(zhí)行都是建立在這個(gè)基礎(chǔ)上的,時(shí)鐘信號(hào)頻率越高,通常CPU的運(yùn)行速度也就越快。只要是包含CPU的電子產(chǎn)品,都至少包含一個(gè)時(shí)鐘源,就算外面看不到實(shí)際的振蕩電路,也是在芯片內(nèi)部被集成,它被稱為電路系統(tǒng)的心臟。晶振的工作原理:石英晶體振蕩器是利用石英晶體的壓電效應(yīng)制成的一種諧振器件,它的基本構(gòu)成大致是:從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片,在它的兩個(gè)對(duì)應(yīng)面上涂敷銀層作為電極,在每個(gè)電極上各焊一根引線接到管腳上,再加上封裝外殼就構(gòu)成了石英晶體諧振器,簡(jiǎn)稱為石英晶體或晶體、晶振。其產(chǎn)品一般用金屬外殼封裝,也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的。若在石英晶體的兩個(gè)電極上加一電場(chǎng),晶片就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形。反之,若在晶片的兩側(cè)施加機(jī)械壓力,則在晶片相應(yīng)的方向上將產(chǎn)生電場(chǎng),這種物理現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。
晶片本身的諧振頻率基本上只與晶片的切割方式、幾何形狀、尺寸有關(guān),而且可以做得精確,因此利用石英諧振器組成的振蕩電路可獲得很高的頻率穩(wěn)定度。計(jì)算機(jī)都有個(gè)計(jì)時(shí)電路,盡管一般使用“時(shí)鐘”這個(gè)詞來(lái)表示這些設(shè)備,但它們實(shí)際上并不是通常意義的時(shí)鐘,把它們稱為計(jì)時(shí)器可能更恰當(dāng)一點(diǎn)。計(jì)算機(jī)的計(jì)時(shí)器通常是一個(gè)精密加工過(guò)的石英晶體,石英晶體在其張力限度內(nèi)以一定的頻率振蕩,這種頻率取決于晶體本身如何切割及其受到張力的大小。有兩個(gè)寄存器與每個(gè)石英晶體相關(guān)聯(lián),一個(gè)計(jì)數(shù)器和一個(gè)保持寄存器。石英晶體的每次振蕩使計(jì)數(shù)器減1。當(dāng)計(jì)數(shù)器減為0時(shí),產(chǎn)生一個(gè)中斷,計(jì)數(shù)器從保持寄存器中重新裝入初始值。這種方法使得對(duì)一個(gè)計(jì)時(shí)器進(jìn)行編程,令其每秒產(chǎn)生60次中斷(或者以任何其它希望的頻率產(chǎn)生中斷)成為可能。每次中斷稱為一個(gè)時(shí)鐘嘀嗒。國(guó)際電工委員會(huì)將有源晶振分四類:SPXO、TCXO、VCXO、OCXO。
晶振工作原理若在石英晶體的兩個(gè)電極上加一電場(chǎng),晶片就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形。反之,若在晶片的兩側(cè)施加機(jī)械壓力,則在晶片相應(yīng)的方向上將產(chǎn)生電場(chǎng),這種物理現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。如果在晶片的兩極上加交變電壓,晶片就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng),同時(shí)晶片的機(jī)械振動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生交變電場(chǎng)。在一般情況下,晶片機(jī)械振動(dòng)的振幅和交變電場(chǎng)的振幅非常微小,但當(dāng)外加交變電壓的頻率為某一特定值時(shí),振幅明顯加大,比其他頻率下的振幅大得多,這種現(xiàn)象稱為壓電諧振,它與LC回路的諧振現(xiàn)象十分相似。它的諧振頻率與晶片的切割方式、幾何形狀、尺寸等有關(guān)。當(dāng)晶體不振動(dòng)時(shí),可把它看成一個(gè)平板電容器稱為靜電電容C,它的大小與晶片的幾何尺寸、電極面積有關(guān),一般約幾個(gè)皮法到幾十皮法。當(dāng)晶體振蕩時(shí),機(jī)械振動(dòng)的慣性可用電感L來(lái)等效。一般L的值為幾十豪亨到幾百豪亨。晶片的彈性可用電容C來(lái)等效,C的值很小,一般只有0.0002~0.1皮法。晶片振動(dòng)時(shí)因摩擦而造成的損耗用R來(lái)等效,它的數(shù)值約為100歐。由于晶片的等效電感很大,而C很小,R也小,因此回路的品質(zhì)因數(shù)Q很大,可達(dá)1000~10000。按封裝形式一般分為兩種: 插件晶振(DIP)和貼片晶振(SMD)。中山通耀電子插件晶振服務(wù)至上
有源晶振精度高、輸出信號(hào)穩(wěn)定,不需要設(shè)計(jì)外圍電路、使用方便。北京小尺寸插件晶振誠(chéng)信經(jīng)營(yíng)
恒溫晶振(ovencontrolledcrystaloscillator)是2015年公布的計(jì)量學(xué)名詞。把石英晶體放在一個(gè)溫度高度穩(wěn)定的恒溫槽內(nèi)以減少環(huán)境溫度變化引起晶體諧振頻率的變化并配備良好的振蕩、放大、控制電路制成的晶振。具有優(yōu)異的短期頻率穩(wěn)定度和相位噪聲特性。恒溫晶體振蕩器簡(jiǎn)稱恒溫晶振,英文簡(jiǎn)稱為OCXO(OvenControlledCrystalOscillator),是利用恒溫槽使晶體振蕩器中石英晶體諧振器的溫度保持恒定,將由周圍溫度變化引起的振蕩器輸出頻率變化量削減到**小的晶體振蕩器。OCXO是由恒溫槽控制電路和振蕩器電路構(gòu)成的。通常人們是利用熱敏電阻“電橋“構(gòu)成的差動(dòng)串聯(lián)放大器,來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度控制。北京小尺寸插件晶振誠(chéng)信經(jīng)營(yíng)
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