晶振的负载电容
晶振有一个重要的参数,那就是负载电容值,选择与负载电容值相等的并联电容,方波输出晶振单价,就可以得到晶振标称的谐振频率。
一般的晶振振荡电路都是在一个反相放大器(注意是放大器不是反相器)的两端接入晶振,再有两个电容分别接到晶振的两端,每个电容的另一端再接到地,这两个电容串联的容量值就应该等于负载电容,请注意一般IC的引脚都有等效输入电容,这个不能忽略。
一般的晶振的负载电容为15p或12.5p ,如果再考虑元件引脚的等效输入电容,则两个22p的电容构成晶振的振荡电路就是比较好的选择。负载电容+等效输入电容=22pF。
晶体振荡器的结构
晶体振荡器是利用石英晶体的压电效应制成的一种谐振器件。它的基本构成大致是:从一块石英晶体上按一定方位角切下的薄片(在它的两个对应面上涂敷银层作为电极),还有IC芯片以及相应的电阻电容和微小线路板组成的振荡电路,方波输出晶振原厂,再加上封装外壳就构成了晶体振荡器,一般简称为晶振。其产品大多用金属外壳封装,也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。
不同的工程使用,对晶体振荡器频率的技术性能要求不同。有的要求频率短期稳定度高;有的要求简单好用;有的要求长期稳定性高;有的要求开机后短时间内能稳定工作;有的要求能抗很强的冲击与振动等等。
晶体振荡器的功能作用
晶振在应用具体起到的作用,微控制器的时钟源可以分为两类:基于机械谐振器件的时钟源,方波输出晶振,如晶振、陶瓷谐振槽路;RC(电阻、电容)振荡器。一种是皮尔斯振荡器配置,适用于晶振和陶瓷谐振槽路。另一种为简单的分立RC振荡器。基于晶振与陶瓷谐振槽路的振荡器通常能提供非常高的初始精度和较低的温度系数。RC振荡器能够快速启动,成本也比较低,但通常在整个温度和工作电源电压范围内精度较差,会在标称输出频率的5%至50%范围内变化。但其性能受环境条件和电路元件选择的影响。需认真对待振荡器电路的元件选择和线路板布局。在使用时,陶瓷谐振槽路和相应的负载电容必须根据特定的逻辑系列进行优化。具有高Q值的晶振对放大器的选择并不敏感,但在过驱动时很容易产生频率漂移(甚至可能损坏)。影响振荡器工作的环境因素有:电磁干扰(EMI)、机械震动与冲击、湿度和温度。这些因素会增大输出频率的变化,增加不稳定性,并且在有些情况下,还会造成振荡器停振。上述大部分问题都可以通过使用振荡器模块避免。这些模块自带振荡器、提供低阻方波输出,并且能够在一定条件下保证运行。常用的两种类型是晶振模块和集成RC振荡器(硅振荡器)。晶振模块提供与分立晶振相同的精度。硅振荡器的精度要比分立RC振荡器高,多数情况下能够提供与陶瓷谐振槽路相当的精度。
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