有源晶振和无源晶振简介

### 有源晶振和无源晶振简介 #### 概述 本文旨在详细介绍有源晶振和无源晶振的基础知识，这两种晶振在现代电子设备中扮演着至关重要的角色，尤其对于单片机系统而言，它们是实现精确计时和同步功能的关键组件。 #### 压电效应原理 在探讨有源晶振与无源晶振之前，我们首先需要了解一种物理现象——压电效应。当电场施加于某些特定材料如石英晶片的两端时，这些材料会发生机械变形；相反，如果对这些材料施加机械压力或拉伸，则会在其两端产生电荷。这一现象被称为“压电效应”。在实际应用中，当向石英晶片施加交变电压时，它会开始振动，这种振动又会产生交变电场，尽管产生的电压非常微弱，但其频率却极为稳定。当外加电压的频率与晶片固有频率相匹配时，振动幅度会显著增大，即发生“压电谐振”。 #### 无源晶振 无源晶振本质上是一种压电晶体，通常被设计为简单的两引脚元件。这种晶振不具备内置的振荡电路，因此无法自行产生振荡信号。在实际应用中，它需要外部电路（例如一个振荡器电路）来激发其产生稳定的振荡频率。无源晶振的优势在于体积小、成本低，适合用于那些空间受限且成本敏感的应用场景。 #### 有源晶振 与无源晶振不同，有源晶振内部集成了振荡电路，包括晶体管和其他必要的被动元件（如电阻和电容），因此它可以作为一个完整的振荡器单元独立工作。有源晶振拥有四个引脚，其中一个引脚用于提供电源，另一个用于接地，另外两个引脚分别输出振荡信号。由于包含了额外的电路元件，有源晶振的体积相对较大。不过，它无需额外的外部电路支持即可工作，简化了设计过程，并提高了频率稳定性。 #### 技术指标 为了更全面地理解有源晶振和无源晶振的特点，以下是一些常见的技术指标： 1. **标称频率**：振荡器工作频率的标称值。 2. **中心频率偏差**：在标准环境条件下（通常是25±2℃）和指定控制电压下测量的频率与标称频率之间的偏差。 3. **频率调谐范围**：通过调整可变元件，振荡器频率可以改变的最大范围。 4. **工作温度范围**：振荡器能在其中正常工作并保持频率及其他输出信号性能符合要求的温度区间。 5. **输出波形**： - 正弦波：衡量负载能力的指标。 - 方波：包括上升时间、下降时间、占空比以及高低电平等具体特性。 6. **工作电流与功耗**：振荡器工作时消耗的电流和功率。 7. **频率温度稳定度**：在其他条件不变的情况下，振荡器在规定温度范围内工作的频率变化量。 8. **负载变化频率稳定度**：在其他条件不变的情况下，负载阻抗在规定范围内变化时频率的变化量。 #### 总结 通过对比无源晶振和有源晶振的特点和技术指标，我们可以看到二者各有优势。选择哪种类型的晶振取决于具体的应用需求，比如成本限制、空间约束、所需的频率稳定性和精度等因素。在实际设计过程中，工程师需要综合考虑这些因素来做出最佳选择。