有爱之石英晶体振荡器大篇论
来源:http://www.jinluodz.com 作者:jinluodz 2013年08月03
前几天有个客户问起石英晶振和石英晶体振荡器有什么区别,为什么又要这样子称呼他们。石英晶体振荡器它是时钟电路中最重要的部件,它的作用是向显卡、网卡、主板等配件的各部分提供基准频率,它就像个标尺,工作频率的不稳定会造成相关设备工作频率不稳定,自然容易出现问题,这个也就是为什么要挑选石英晶体振荡器,因为石英晶体具有非常好的频率稳定性和抗外界干扰的能力,所以,挑选石英晶体作为振荡器的原材料。电路中的石英晶体震荡器是用来产生基准频率的,通过基准频率来控制电路中的频率的准确性。
电路中的晶振即石英晶体震荡器,晶振是石英振荡器的简称,英文名为Crystal。石英晶体震荡器的应用范围是非常广的,它质量等级、频率精度也是差别很大的。通讯系统用的信号发生器的信号源(震荡源),绝大部分也用的是石英晶体震荡器
石英晶振和石英振荡器的最大区别在于石英晶振不用带电压输出,晶体内部晶片产生振幅从而产生工作,石英晶体振荡器是晶振内部带上压电和普通晶体的脚位接法是不同的,通常的接法是一脚悬空,二脚接地,三脚接输出,四脚接电压。
石英晶体振荡器是利用石英晶体(二氧化硅的结晶体)的压电效应制成导入输出电压的一种谐振器件,它的基本结构大致是从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片(简称为晶片,它可以是正方形、矩形或圆形等)。在它的两个对应面上涂敷银层作为电极,在每个电极上各焊一根引线接到管脚上,再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器,简称为石英晶体或晶体、晶振。其产品一般用金属外壳封装,也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。
石英晶体的压电效应:若在石英晶体的两个电极上加一电场,晶片就会产生机械变形。反之,若在晶片的两侧施加机械压力,则在晶片相应的方向上将产生电场,这种物理现象称为压电效应。注意,这种效应是可逆的。如果在晶片的两极上加交变电压,晶片就会产生机械振动,同时晶片的机械振动又会产生交变电场。在一般情况下,晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅非常微小,但当外加交变电压的频率为某一特定值时,振幅明显加大,比其他频率下的振幅大得多,这种现象称为压电谐振,它与LC回路的谐振现象十分相似。它的谐振频率与晶片的切割方式、几何形状、尺寸等有关。
石英晶体振荡器分非温度补偿式晶体振荡器、温度补偿晶体振荡器(TCXO)、电压控制晶体振荡器(VCXO)、恒温控制式晶体振荡器(OCXO)和数字化/μp补偿式晶体振荡器(DCXO/MCXO)等几种类型。其中无温度补偿式晶体振荡器是最简单的一种,在日本工业标准(JIS)中,称其为标准封装晶体振荡器(SPXO)。振荡器大类以下的规格一般可分为SPXO普通振荡器,TCXO温补晶振,VCXO压控晶振,还有最精密的一种VC-TCXO压控温补振荡器,OCXO恒温晶振.
由于制造工艺不断提高,现在晶振的频率偏差、温度稳定性、老化率、密封性等重要技术指标都很好,已不容易出现故障,但在选用时仍可留意一下晶振的质量。
例如:某网卡的时钟电路采用了高精度的SKO25MHz的晶振,较可靠保证了数据传输的精确同步性,大大减少了丢包的可能性,并且在线路的设计上尽量靠近主芯片,使信号走线的长度大大缩短,可靠性进一步增加。而如果采用劣质晶振,这样做虽然可以降低一点网卡成本,但因为频率的准确性问题,极易造成传输过程中的数据丢包的情况。
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