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无源晶振和有源晶振

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晶振通常分为无源晶振和有源晶振。无源晶振一般称为晶振,有源晶振称为振荡器。有源晶振是一个完整的谐振振荡器。它利用石英晶体的压电效应起振,所以有源晶振需要电源。我们完成有源晶振电路后,就可以有源地产生振荡频率,可以提供高精度的频率基准,信号质量比无源信号好。石英晶体是无源电子元件,通常只有 2 个引脚,这2个引脚一般是连接到MCU的 OSC1 和 OSC2引脚。晶体振荡器是有源电子元件,通常带有 4 个引脚,分别是 VCC、GND、ENABLE 引脚和振荡器输出。 连接很简单,我们只需要将振荡器输出连接到 OSC1即可,石英晶体振荡器内部含有有源及配套电容外围电路,输出信号精度高且稳定,不需要外接电路,使用方便,但需要电源,有源晶振一般为四脚密封式,有电源、接地、振荡器输出和空置端。使用有源晶振要注意,电源一定要稳压,电源引线尽量短,并尽量与系统芯片中使用的晶振信号共地。
其实关于振荡器电路,在模电里已经介绍的很清楚了,如果是根据反馈机制来对振荡器进行分类的话,一般是分为正反馈振荡器和负反馈振荡器。如果是根据使用的频率控制类型来进行分类的话,又可以分为RC振荡器,LC振荡器,晶体振荡器,相信都做过RC振荡器以及LC振荡器的试验,而晶体振荡器使用石英晶体产生频率稳定的输出波形,原理相差不大。
无源晶振不能自行振荡,它需要芯片内部的振荡电路共同工作才能产生振荡。 使用时必须搭配相应的电容、电感、电阻等外围电路才能工作,精度低于晶振,但不需要电源,有起振器就可以起振,在一般有两个引脚。它允许不同的电压,但信号质量和精度比有源晶振差。 从相对价格上来说,无源晶振要比有源晶振便宜很多。无源晶振的两边通常有两个电容。 通常,电容值选择在十几个pF级别之间。 当然了如果规格书中有具体电容要求,则应按要求选择电容。 如果规格书没有要求,最好咨询一下相应的厂家,千万别凭着自己的经验去随便用,在电路器件选型一定要知其然才行。
石英晶体是无源电子元件,由于这是一个无源元件,是否意味着与有源元件相比它不消耗功率或功耗低得多?事实上为了让晶振起振并稳定工作,晶振电路必须有足够的增益来补充晶振工作时产生的环路损失,并持续为环路提供能量,当晶振稳定工作时,其实就是环路上产生的损失与环路提供的增益达到了动态平衡,考虑到误差以及传输器件的值,晶振环路的实际增益与晶振环路稳定工作要求的最大临界增益之比应大于1,否则可能会导致晶振启动时间过久,或者不起振。当然了晶振还存在驱动等级的参数,也就是晶振的功耗,不能过大,否则可能会出现机械过振动,一般是mW等级,规格书中给出了额定值。

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