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无源晶体与有源晶振的区别及用法

发布时间:2019-03-21 关键字:无源晶体、有源晶振

       通过分析无源晶体和有源晶振的优缺点及如何选择的问题,本文详细介绍了无源晶体和有源晶振的区别和用法以及一些相关的基本术语。

  一、【有源晶振(Oscillator)

  有4只引脚,是一个完整的振荡器,其中除了石英晶体外,还有晶体管和阻容元件。

  【优点

  a.有源晶振,信号质量好,比较稳定,而且连接方式相对简单,不需要复杂的配置电路。

  b.型号比较多。

  【缺点

  a.有源晶振的缺陷是其信号电平是固定的,需要选择好合适输出电平,灵活性较差,而且价格高。

  【注意事项

  1)、需要倍频的DSP需要配置好PLL周边配置电路,主要是隔离和滤波;

  2)、20MHz以下的晶体晶振基本上都是基频的器件,稳定度好,20MHz以上的大多是谐波的(如3次谐波、5次谐波等等),稳定度差,因此强烈建议使用低频的器件,毕竟倍频用的PLL电路需要的周边配置主要是电容、电阻、电感,其稳定度和价格方面远远好于晶体晶振器件;

  3)、时钟信号走线长度尽可能短,线宽尽可能大,与其它印制线间距尽可能大,紧靠器件布局布线,必要时可以走内层,以及用地线包围;

  4)、通过背板从外部引入时钟信号时有特殊的设计要求需要详细参考相关的资料

  二、【无源晶振(Crystal)

  有2个引脚的无极性元件,需要借助于时钟电路才能产生振荡信号,自身无法振荡起来。

  【优点

  a.无源晶体没有电压的问题,信号电平是可变的,也就是说是根据起振电路来决定的,同样的晶体可以适用于多种电压,可用于多种不同时钟信号电压要求的DSP。

  b.价格通常也较低,这尤其适合于产品线丰富批量大的生产者。

  【缺点

  a.信号质量较差,通常需要精确匹配外围电路(用于信号匹配的电容、电感、电阻等),更换不同频率的晶体时周边配置电路需要做相应的调整。

  【建议

  采用精度较高的石英晶体,尽可能不要采用精度低的陶瓷警惕。

  【说明

  总体来说晶振的稳定度等方面好于晶体,尤其是精密测量等领域,绝大多数用的都是高档的晶振,这样就可以把各种补偿技术集成在一起,减少了设计的复杂性。

  特殊领域的应用如果找不到合适的晶振,就必须自己设计了,这种情况下就要选用晶体了,不过这些晶体肯定不是市场上的普通晶体,而是特殊的高端晶体,如红宝石晶体等等。

  三、【谐振器】

  一般分为插件(Dip)和贴片(SMD)。插件中又分为HC-49U、HC-49U/S、音叉型(圆柱)。HC-49U一般称49U,有些采购俗称 “高型”,而HC-49U/S一般称49S,俗称“矮型”。贴片型是按大小和脚位来分类,脚位有4pin和2pin之分。

  【选用

  一般来说,简单的应用中主要都是从成本考虑。但是有些产品或者电路会对晶振的等效电阻,激励功率等等提出要求,所以就会在不同的型号中加以选择。另外,贴片则主要是为了适应产品日益小型化和提高生产效率的要求。

  四、【基本术语

  【Frequency Tolerance(调整频差)】:在规定条件下,在基准温度(25±2℃)与标称频率允许的偏差。一般用PPm(百万分之)表示。

  【Frequency Stability(温度频差)】:指在规定的工作温度范围内,与标称频率允许的偏差。用PPm表示。

  【Aging(年老化率)】:在规定条件下,晶体工作频率随时间而允许的相对变化。以年为时间单位衡量时称为年老化率。

  【Shunt Capacitance(静电容)】:等效电路中与串联臂并接的电容,也叫并电容,通常用C0表示。

  【Load Capacitance(负载电容)】:与晶体一起决定负载谐振频率fL的有效外界电容,通常用CL表示。

  【Tip】一般最关注的参数有2个,即调整频差负载电容

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