晶振

晶振的寫法

晶振介紹

晶振：即所謂石英晶體諧振器和石英晶體時鐘振蕩器的統稱。不過由于在消費類電子產品中，諧振器用的更多，所以一般的概念中把晶振就等同于諧振器理解了。后者就是通常所指鐘振。

分類

晶體振蕩器也分為無源晶振和有源晶振兩種類型。無源晶振與有源晶振（諧振）的英文名稱不同，無源晶振為crystal（晶體），而有源晶振則叫做oscillator（振蕩器）。無源晶振需要借助于時鐘電路才能產生振蕩信號，自身無法振蕩起來，所以“無源晶振”這個說法并不準確；有源晶振是一個完整的諧振振蕩器。石英晶體振蕩器與石英晶體諧振器都是提供穩定電路頻率的一種電子器件。石英晶體振蕩器是利用石英晶體的壓電效應來起振，而石英晶體諧振器是利用石英晶體和內置IC共同作用來工作的。振蕩器直接應用于電路中，諧振器工作時一般需要提供3.3V電壓來維持工作。振蕩器比諧振器多了一個重要技術參數：諧振電阻（RR），諧振器沒有電阻要求。RR的大小直接影響電路的性能，因此這是各商家競爭的一個重要參數。

參數

測量

晶振好壞的測量，時常讓初學者撓頭。晶振的個頭比較小，但是在主板上起的作用不小，因此晶振的檢測是主板維修非常重要的環節。如何判斷檢測晶振的好壞呢？港中興電子將簡單的介紹下檢測晶振好壞的方法與技巧：

1.用萬用表(R×10k擋)測晶振兩端的電阻值，若為無窮大，說明晶振無短路或漏電；再將試電筆插入市電插孔內，用手指捏住晶振的任一引腳，將另一引腳碰觸試電筆頂端的金屬部分，若試電筆氖泡發紅，說明晶振是好的；若氖泡不亮，則說明晶振損壞。

2.用數字電容表（或數字萬用表的電容檔）測量其電容，一般損壞的晶振容量明顯減?。ú煌木д衿湔Ｈ萘烤哂幸欢ǖ姆秶?，可測量好的得到，一般在幾十到幾百PF

3.貼近耳朵輕搖，有聲音就一定是壞的（內部的晶體已經碎了，還能用的話頻率也變了）

4.測試輸出腳電壓。一般正常情況下，大約是電源電壓的一半。因為輸出的是正弦波（峰峰值接近源電壓），用萬用表測試時，就差不多是一半啦。

5.用代換法或示波器測量。

晶體與晶振的檢測方法與技巧

如何用萬用表測量晶振是否起振?

可以用萬用表測量晶振兩個引腳電壓是否是芯片工作電壓的一半，比如工作電壓是5V則測出的是否是2.5V左右。另外如果用鑷子碰晶體另外一個腳，這個電壓有明顯變化，證明是起振了的.

小竅門：就是弄一節1.5V的電池接在晶振的兩端把晶振放到耳邊仔細的聽，當聽到噠噠的聲音那就說明它起振了，就是好的嘛！

晶體檢測方法

1.電阻法

把萬用表撥在R×10K擋，測量石英晶體兩引腳間的電阻值應為無窮大。如果測量出的電阻值不是無窮大甚至接近于零，則說明被測晶體漏電或擊穿。

這種辦法只能測晶體是否漏電，如果晶體內部出現斷路，電阻法就無能為力了，此時必須采用下面介紹的方法

2.自制測試器

按圖所示電路，焊接一個簡易石英晶體測試器，就可以準確地測試出晶體的好壞。圖中XS1、XS2兩個測試插口可用小七腳或小九腳電子管管座中拆下來的插口。LED發光管選擇高亮度的較好。

檢測石英晶體時，把石英晶體的兩個管腳插入到XS1和XS2兩個插口中，按下開關SB，如果石英晶體是好的則由三極管VT1、C1、C2等元器件構成的震蕩電路產生震蕩，震蕩信號經C3耦合至VD2檢波，檢波后的直流信號電壓使VT2導通，于是接在VT2集電極回路中的LED發光，指示被測石英晶體是好的，如果LED不亮，則說明被測石英晶體是壞的.本測試器測試石英晶體的頻率很寬，但工作頻率為幾百千赫至幾十兆赫。

原理

每個單片機系統里都有晶振，全程是叫晶體震蕩器，在單片機系統里晶振的作用非常大，他結合單片機內部的電路，產生單片機所必須的時鐘頻率，單片機的一切指令的執行都是建立在這個基礎上的，晶振的提供的時鐘頻率越高，那單片機的運行速度也就越快。

晶振用一種能把電能和機械能相互轉化的晶體在共振的狀態下工作，以提供穩定，精確的單頻振蕩。在通常工作條件下，普通的晶振頻率精度可達百萬分之五十。的精度更高。有些晶振還可以由外加電壓在一定范圍內調整頻率，稱為壓控振蕩器（VCO）。

晶振的作用是為系統提供基本的時鐘信號。通常一個系統共用一個晶振，便于各部分保持同步。有些通訊系統的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過電子調整頻率的方法保持同步。

晶振通常與鎖相環電路配合使用，以提供系統所需的時鐘頻率。如果不同子系統需要不同頻率的時鐘信號，可以用與同一個晶振相連的不同鎖相環來提供。

下面我就具體的介紹一下晶振的作用以及原理，晶振一般采用如圖1a的電容三端式(考畢茲)交流等效振蕩電路；實際的晶振交流等效電路如圖1b，其中Cv是用來調節振蕩頻率，一般用變容二極管加上不同的反偏電壓來實現，這也是壓控作用的機理；把晶體的等效電路代替晶體后如圖1c。其中Co，C1，L1，RR是晶體的等效電路。

分析整個振蕩槽路可知，利用Cv來改變頻率是有限的：決定振蕩頻率的整個槽路電容C=Cbe,Cce,Cv三個電容串聯后和Co并聯再和C1串聯?？梢钥闯觯篊1越小，Co越大，Cv變化時對整個槽路電容的作用就越小。因而能“壓控”的頻率范圍也越小。實際上，由于C1很小(1E-15量級)，Co不能忽略(1E-12量級，幾PF)。所以，Cv變大時，降低槽路頻率的作用越來越小，Cv變小時，升高槽路頻率的作用卻越來越大。這一方面引起壓控特性的非線性，壓控范圍越大，非線性就越厲害；另一方面，分給振蕩的反饋電壓(Cbe上的電壓)卻越來越小，導致停振。通過晶振的原理圖你應該大致了解了晶振的作用以及工作過程了吧。采用泛音次數越高的晶振，其等效電容C1就越??；因此頻率的變化范圍也就越小。

微控制器的時鐘源可以分為兩類：基于機械諧振器件的時鐘源，如晶振、陶瓷諧振槽路；RC（電阻、電容）振蕩器。一種是皮爾斯振蕩器配置，適用于晶振和陶瓷諧振槽路。另一種為簡單的分立RC振蕩器。

用萬用表測量晶體振蕩器是否工作的方法：測量兩個引腳電壓是否是芯片工作電壓的一半，比如工作電壓是51單片機的+5V則是否是2.5V左右。另外如果用鑷子碰晶體另外一個腳，這個電壓有明顯變化，證明是起振了的。

晶振的類型有SMD和DIP型，即貼片和插腳型。

先說DIP：常用尺寸有HC-49U/T，HC-49S，UM-1，UM-5，這些都是MHZ單位的。

再說SMD：有0705，0603，0503，0302，這里面又分四個焊點和二個焊點的，對我們公司來說默認的是四個焊點的，兩個焊點的材料要求進口，周期長，一般說兩個焊點的做不了。

發展趨勢

1、小型化、薄片化和片式化：為滿足移動電話為代表的便攜式產品輕、薄、短小的要求，石英晶體振蕩器的封裝由傳統的裸金屬外殼覆塑料金屬向陶瓷封裝轉變。例如TCXO這類器件的體積縮小了30～100倍。采用SMD封裝的TCXO厚度不足2mm，目前5×3mm尺寸的器件已經上市。

2、高精度與高穩定度，無補償式晶體振蕩器總精度也能達到±25ppm，VCXO的頻率穩定度在10～7℃范圍內一般可達±20～100ppm，而OCXO在同一溫度范圍內頻率穩定度一般為±0.0001～5ppm，VCXO控制在±25ppm以下。

3、低噪聲，高頻化，在GPS通信系統中是不允許頻率顫抖的，相位噪聲是表征振蕩器頻率顫抖的一個重要參數。OCXO主流產品的相位噪聲性能有很大改善。除VCXO外，其它類型的晶體振蕩器輸出頻率不超過200MHz。例如用于GSM等移動電話的UCV4系列壓控振蕩器，其頻率為650～1700MHz，電源電壓2.2～3.3V，工作電流8～10mA。

4、低功能，快速啟動，低電壓工作，低電平驅動和低電流消耗已成為一個趨勢。電源電壓一般為3.3V。許多TCXO和VCXO產品，電流損耗不超過2mA。石英晶體振蕩器的快速啟動技術也取得突破性進展。例如日本精工生產的VG—2320SC型VCXO，在±0.1ppm規定值范圍條件下，頻率穩定時間小于4ms。日本東京陶瓷公司生產的SMDTCXO，在振蕩啟動4ms后則可達到額定值的90[%]。OAK公司的10～25MHz的OCXO產品，在預熱5分鐘后，則能達到±0.01ppm的穩定度。

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