晶振原理1

【晶振原理详解】 晶振，全称石英晶体谐振器或石英晶体时钟振荡器，是电子设备中不可或缺的元件，主要用于提供精确的时钟信号。晶振根据内部是否带有振荡电路，主要分为无源晶体和有源晶振。 1. 无源晶体： 无源晶体不具备内置振荡电路，需要配合数字信号处理器（DSP）或其他电路中的振荡器才能工作。在使用无源晶体时，需参照datasheet上的建议进行连接。无源晶体的电压需求不固定，可以根据起振电路调整，适应多种电压环境。这使得它在不同电压需求的DSP中具有较高兼容性，且价格相对较低，适合产品线丰富、批量大的生产商。但无源晶体的缺点是信号质量较差，需要匹配特定的外围电路，如电容、电感和电阻，以达到最佳工作状态。此外，更换不同频率的无源晶体可能需要调整外围电路。 2. 有源晶振： 有源晶振，又称为晶体振荡器，内置振荡电路，输出信号质量优良且稳定性高，连接方式相对简单，通常只需配置电源滤波网络和输出端滤波电阻。有源晶振的一脚通常悬空，二脚接地，三脚接输出，四脚接电压。它的优点在于无需复杂的配置电路，信号电平固定，适用于对时序要求高的应用。然而，灵活性较差，价格较高，且信号电平需要预先确定。对于没有内置振荡器的DSP，如TI的6000系列，必须使用有源晶振。 设计注意事项： 1. 对于需要倍频的DSP，需要配置PLL电路，确保隔离和滤波。 2. 20MHz以下的晶振通常为基频器件，稳定性较好，而20MHz以上的多为谐波器件，稳定性相对较差，建议优先选用低频器件，因为PLL电路的稳定性和成本优于晶体或晶振。 3. 时钟信号线路应尽量短且宽，与其他线路保持适当距离，靠近器件布局，必要时可走内层并用接地线包围。 4. 从外部引入时钟信号需遵循特殊设计要求，参考相关资料。 在某些特殊领域，如精密测量，通常会使用高精度的晶振，以简化设计。当市场上的成品晶振无法满足需求时，可能会采用特殊高端的晶体，如红宝石晶体。在极高精度要求下，如高精度测试，甚至会采用原子钟或铷钟等设备。 总结，晶振和无源晶体各有优缺点，选择哪种类型主要取决于应用的需求，包括稳定性、兼容性、成本和空间限制等因素。了解这些基本原理和注意事项，对于正确选择和使用晶振至关重要。