無(wú)源晶振工作原理及主要參數(shù)
無(wú)源晶振就是一個(gè)晶體,必須要結(jié)合外圍電路構(gòu)成一個(gè)振蕩器才能輸出特定頻率的信號(hào),而這個(gè)振蕩器是需要提供電源的。像MCU可以用無(wú)源晶振是因?yàn)槠鋬?nèi)部集成有構(gòu)成振蕩器的電路,晶體不好集成就只好外加。
無(wú)源晶振內(nèi)部結(jié)構(gòu):
1、無(wú)源晶振的底部,黃色部位是晶振的焊盤(pán),根據(jù)焊盤(pán)的數(shù)量一般分為兩種:兩個(gè)或四個(gè)。
2、無(wú)源晶振的基本結(jié)構(gòu)分4部分:上蓋、導(dǎo)電膠、石英晶片、基座。
無(wú)源晶振(晶體諧振器)工作原理:
在石英水晶片的兩邊鍍上電極,通過(guò)在兩電極上加一定的電壓,因?yàn)槭⒂袎弘娦?yīng),電壓形成了,自然就會(huì)產(chǎn)生形變,從而給IC提供一個(gè)正弦波形。通過(guò)IC的內(nèi)部整形和PLL電路后產(chǎn)生方波,然后輸入給下級(jí)電路。有源晶振就是把頻率部分和驅(qū)動(dòng)PLL電路集成在IC外部,自成一體,直接輸出方波供下級(jí)電路使用。
無(wú)源晶振主要參數(shù)有:
頻率溫度特性、頻率范圍、頻率穩(wěn)定度、頻率老化率、輸出波形、標(biāo)稱頻率、溫度頻差、調(diào)整頻差、基準(zhǔn)溫度、工作溫度、溫度穩(wěn)定性、負(fù)載電容、激勵(lì)電平。
頻率溫度特性
在線路設(shè)計(jì)及晶振選型時(shí),良好的頻率與溫度特性就是工程師主要的選擇考慮之一。根據(jù)使用環(huán)境的不同,還可基于溫度參數(shù)把石英晶體振蕩器分為不同等級(jí),例如民、企、工、航天等級(jí)別,溫度范圍在-40℃~+150℃。所以無(wú)源晶振(石英晶體諧振器)石英晶體諧振器是具有其頻率隨溫度變化而變化的特性。頻率溫度特性的好壞一般用溫度頻差的大小表示。
頻率范圍
頻率是石英晶振在電路上產(chǎn)生的,在頻率范圍內(nèi)選擇晶體輸出頻率的標(biāo)稱值。
頻率穩(wěn)定度
任何晶振,在工作期間,頻率不穩(wěn)定是絕對(duì)的,只是程度不同而已。晶振的輸出頻率隨時(shí)間變化。影響頻率不穩(wěn)定的因素:老化、飄移和短穩(wěn)等。在恒定的環(huán)境條件下,測(cè)量振蕩器頻率時(shí),振蕩器頻率和時(shí)間之間的關(guān)系,即其頻率偏移的速率。這種長(zhǎng)期頻率漂移是由晶體元件和振蕩器電路元件的自身參數(shù)緩慢變化造成的??捎靡?guī)定時(shí)限后的最大變化率或規(guī)定的時(shí)限內(nèi)最大的總頻率變化來(lái)表示。晶體老化是因?yàn)樵谏a(chǎn)晶體的時(shí)候存在應(yīng)力、污染物、殘留、結(jié)構(gòu)工藝缺陷等問(wèn)題。
輸出波形
無(wú)源晶振輸出波形一般為正弦波。
標(biāo)稱頻率
指石英晶體諧振器元件規(guī)范中所指定的頻率,也即用戶在電路設(shè)計(jì)和元件選購(gòu)時(shí)所希望的理想工作頻率。
溫度頻差
在規(guī)定條件下,某溫度范圍內(nèi)的工作頻率相對(duì)于基準(zhǔn)溫度(25℃)時(shí)工作頻率的最大偏離值。
調(diào)整頻差
在規(guī)定條件下,基準(zhǔn)溫度(25℃)時(shí)的工作頻率相對(duì)于標(biāo)稱頻率的最大偏離值。
頻率總頻差
在規(guī)定條件下,工作溫度范圍內(nèi)的工作頻率相對(duì)于標(biāo)稱頻率的最大偏離值。
基準(zhǔn)溫度
測(cè)量石英晶體諧振器參數(shù)時(shí)指定的環(huán)境溫度。恒溫晶體諧振器一般為工作溫度范圍的中心點(diǎn):非恒溫石英晶體諧振器為 25±3° C。
工作溫度
能夠保證振蕩器輸出頻率及其它各種特性能滿足指標(biāo)要求的溫度范圍(如-40℃~+85℃)。
溫度穩(wěn)定性
此參數(shù)實(shí)際上是表征了晶振的頻率溫度特性,在規(guī)定條件下,某溫度范圍內(nèi)的工作頻率相對(duì)于基準(zhǔn)溫度(25℃)時(shí)的工作頻率的最大偏值。
負(fù)載電容
負(fù)載電容和諧振器共同決定振蕩器的工作頻率精度,從石英諧振器插腳兩端向振蕩電路方向看進(jìn)出的全部有效電容為該振蕩器加給石英晶體諧振器的負(fù)載電容。
激勵(lì)電平
輸入激勵(lì)功率的大小直接影響著晶振本身的性能,所以電路設(shè)計(jì)者一定要嚴(yán)格按照要求,在晶振規(guī)定的激勵(lì)功率內(nèi),輸入其所需功率,以便充分保障晶振的正常工作。