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关于模拟电路，你了解多少？（五）

由 526095766_642 提交于周一, 20 五月 2019 - 16:00

晶振

晶振通常分为无源晶振和有源晶振两种类型。

有源晶振：一个完整的谐振振荡器，利用石英晶体的压电效应起振，因此仅需要外部供电，而无需外接其它器件即可主动产生振荡频率，并且能够提供高精度的频率基准，信号质量比无源晶振信号更好。有源晶振通常拥有 VCC 引脚、GND 引脚、晶振输出引脚、未使用的悬空引脚（有时也作为使能引脚）4 个引脚。

晶体振荡器被广泛应用到军、民用通信电台，微波通信设备，程控电话交换机，无线电综合测试仪，BP机、移动电话发射台，高档频率计数器、GPS、卫星通信、遥控移动设备等。

一、晶振常用读法

晶振在电路中用“X”、“Y”或者“Z”来表示。通常分为有源晶振和无源晶振两个大类，无源晶振需要芯片内部有振荡器，而且晶振的信号电压是根据起振电路而定，允许不同的电压，但无源晶振通常信号质量和精度较差，需要精确匹配外围电路（电感、电容、电阻等），如需更换晶振时要同时更换外围的电路。有源晶振不需要芯片的内部振荡器，可以提供高精度的频率基准，可是有源晶振的缺陷的信号是固定的，而有源晶振的信号质量比无源晶振要好。

XAL1就是一个两脚的无源晶振，11.0592MHZ振荡频率，匹配电容是两个30P的瓷片电容。

每种芯片的手册上都会提供外部晶振输入的标准电路，会表明芯片的最高可使用频率等参数，在设计电路时要掌握。与计算机用CPU不同，单片机现在所能接收的晶振频率相对较低，但对于一般控制电路来说足够了。

单片机中如果没有了晶振会怎么样？

在上一篇的<a href="http://mouser.eetrend.com/content/2017/100009390.html">《单片机中如果没有了晶振会怎么样？》</a>一文中，小编着重讲解的是石英晶振在单片机中的重要性，然而，作为一种精密的频率元件，单片机中的晶振却很容易出现问题，轻微的碰撞都可能导致晶振损坏，因此，遇到单片机晶振不起振是很常见的一种现象。小编的几个做单片机的客户也就这方面问题咨询过，今天小编就单片机晶振经常遇到的问题及处理方法为大家做一个简单的介绍。

晶振不起振的原因分析

首先，我们分析引起单片机晶振不起振的原因有哪些。

单片机到底是什么呢？简单来说，它就是一个微型计算机系统。然而麻雀虽小，五脏俱全。单片机内部用到很多和电脑功能相类似的模块，像CPU、内存、并行总线、存储数据的存储器等在单片机中都存在，不过不同的是它的这些部件性能相比电脑要弱很多，当然价钱也相对要低不少。我们可以用它来做一些控制电器等不是很复杂的工作。它主要是作为电子产品控制部分的核心部件。

那单片机晶振又是什么呢？单片机中若是没有了晶振会怎么样呢？

我们常把晶振比喻为数字电路的心脏，这是因为，数字电路的所有工作都离不开时钟信号，晶振直接控制着整个系统，若晶振不运作那么整个系统也就瘫痪了，所以晶振是决定了数字电路开始工作的先决条件。

我们常说的晶振，是石英晶体振荡器和石英晶体谐振器两种，他们都是利用石英晶体的压电效应制作而成。在石英晶体的两个电极上施加电场会使晶体产生机械变形，反之，如果在晶体两侧施加机械压力就会在晶体上产生电场。并且，这两种现象是可逆的。利用这种特性，在晶体的两侧施加交变电压，晶片就会产生机械振动，同时产生交变电场。这种震动和电场一般都很小，但是在某个特定频率下，振幅会明显加大，这就是压电谐振，类似于我们常见到的LC回路谐振。

1. 晶振与晶体的区别

1) 晶振是有源晶振的简称，又叫振荡器。英文名称是oscillator。晶体则是无源晶振的简称，也叫谐振器。英文名称是crystal.

2) 无源晶振(晶体)一般是直插两个脚的无极性元件，需要借助时钟电路才能产生振荡信号。常见的有49U、49S封装。

3) 有源晶振(晶振)一般是表贴四个脚的封装，内部有时钟电路，只需供电便可产生振荡信号。一般分7050、5032、3225、2520几种封装形式。

2. MEMS硅晶振与石英晶振区别

MEMS硅晶振采用硅为原材料，采用先进的半导体工艺制造而成。因此在高性能与低成本方面，有明显于石英的优势，具体表现在以下方面：

1) 全自动化半导体工艺(芯片级)，无气密性问题，永不停振。

2) 内部包含温补电路，无温漂，-40—85℃全温保证。

3) 平均无故障工作时间5亿小时。

4) 抗震性能25倍于石英振荡器。

5) 支持1-800MHZ任一频点，精确致小数点后5位输出。

6) 支持1.8V、2.5V、2.8V、3.3V多种工作电压匹配。

32.768Hz频率晶振与精确计时;从数字钟的精度考虑，晶振频率越高，钟的计时准确度;补充说明：;1.频度越高计时精度越高，误差越小;假定我们要求定时的时间为Ts，计数频率(晶振频率;Tc=Counter·Tosc=Counter/;对于我们要求的定时时间Ts，一定可以找到这样的一;Counter/Fosc<=Ts<=;并且不管最后计时次数是取Co，从数字钟的精度考虑，晶振频率越高，钟的计时准确度就愈高，但这将使振荡器的耦电量增大，分频电路的级数也要增加，因此一般选取石英晶体频率为32.768KHz(或100KHZ)，频率为32.768KHz(或100KHZ)，这样也便于分频得到1HZ的信号。