晶振的與工作原理
石英晶體的每次振蕩使計數(shù)器減1。當(dāng)計數(shù)器減為0時，產(chǎn)生一個中斷，計數(shù)器從保持計數(shù)器中重新裝入初始值。這種方法使得對一個計時器進(jìn)行編程，令其每秒產(chǎn)生60次中斷(或者以任何其它希望的頻率產(chǎn)生中斷)成為可能。每次中斷稱為一個時鐘嘀嗒(clocktick)。晶振在電氣上可以等效成一個電容和一個電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個電容的二端網(wǎng)絡(luò)，電工學(xué)上這個網(wǎng)絡(luò)有兩個諧振點(diǎn)，以頻率的高低分其中較低的頻率為串聯(lián)諧振，較高的頻率為并聯(lián)諧振。

由于晶體自身的特性致使這兩個頻率的距離相當(dāng)?shù)慕咏?，在這個極窄的頻率范圍內(nèi)，晶振等效為一個電感，所以只要晶振的兩端并聯(lián)上合適的電容它就會組成并聯(lián)諧振電路。這個并聯(lián)諧振電路加到一個負(fù)反饋電路中就可以構(gòu)成正弦波振蕩電路，由于晶振等效為電感的頻率范圍很窄，所以即使其他元件的參數(shù)變化很大，這個振蕩器的頻率也不會有很大的變化。晶振有一個重要的參數(shù)，那就是負(fù)載電容值，選擇與負(fù)載電容值相等的并聯(lián)電容，就可以得到晶振標(biāo)稱的諧振頻率。一般的晶振振蕩電路都是在一個反相放大器（注意是放大器不是反相器）的兩端接入晶振，再有兩個電容分別接到晶振的兩端，每個電容的另一端再接到地，這兩個電容串聯(lián)的容量值就應(yīng)該等于負(fù)載電容，請注意一般IC的引腳都有等效輸入電容，這個不能忽略。一般的晶振的負(fù)載電容為15p或12.5p，如果再考慮元件引腳的等效輸入電容，則兩個22p的電容構(gòu)成晶振的振蕩電路就是比較好的選擇。
電腦主板一般都會有2-3個石英晶振，很多人都會問到主板上面的晶振到底是起到什么作用，關(guān)于這個問題也有人在百度知道里面提問過，我也有過回答，但還是經(jīng)常看到類似的提問，特別是一款圓柱晶振，有人專注提到這款晶振是做什么用，我有回答這款晶振是32.768K，行業(yè)里面簡稱為表晶或者是音叉晶體，同時我有注明說到這款是時鐘晶振，是用來控制時間等應(yīng)用的，但還是很多人看的很模糊，很不明白，下面簡單的介紹一下.計算機(jī)都有個計時電路，盡管一般使用“時鐘”這個詞來表示這些設(shè)備，但它們實(shí)際上并不是通常意義的時鐘，把它們稱為計時器(timer)可能更恰當(dāng)一點(diǎn)。計算機(jī)的計時器通常是一個精密加工過的石英晶體，石英晶體在其張力限度內(nèi)以一定的頻率振蕩，這種頻率取決于晶體本身如何切割及其受到張力的大小。有兩個寄存器與每個石英晶振相關(guān)聯(lián)，一個計數(shù)器(counter)和一個保持寄存器(holdingregister)。

功能作用
晶振在應(yīng)用具體起到的作用，微控制器的時鐘源可以分為兩類：基于機(jī)械諧振器件的時鐘源，如晶振、陶瓷諧振器槽路；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器槽路。另一種為簡單的分立RC振蕩器?；诰д衽c陶瓷諧振器槽路的振蕩器通常能提供非常高的初始精度和較低的溫度系數(shù)。RC晶振振蕩器能夠快速啟動，成本也比較低，但通常在整個溫度和工作電源電壓范圍內(nèi)精度較差，會在標(biāo)稱輸出頻率的5%至50%范圍內(nèi)變化。但其性能受環(huán)境條件和電路元件選擇的影響。需認(rèn)真對待振蕩器電路的元件選擇和線路板布局。在使用時，陶瓷諧振器槽路和相應(yīng)的負(fù)載電容必須根據(jù)特定的邏輯系列進(jìn)行優(yōu)化。具有高Q值的晶振對放大器的選擇并不敏感，但在過驅(qū)動時很容易產(chǎn)生頻率漂移（甚至可能損壞）。影響振蕩器工作的環(huán)境因素有：電磁干擾（EMI）、機(jī)械震動與沖擊、濕度和溫度。這些因素會增大輸出頻率的變化，增加不穩(wěn)定性，并且在有些情況下，還會造成振蕩器停振。上述大部分問題都可以通過使用振蕩器模塊避免。這些模塊自帶振蕩器、提供低阻方波輸出，并且能夠在一定條件下保證運(yùn)行。最常用的兩種類型是晶振模塊和集成RC振蕩器（硅振蕩器）。

晶振模塊提供與分立晶振相同的精度。硅振蕩器的精度要比分立RC振蕩器高，多數(shù)情況下能夠提供與陶瓷諧振器槽路相當(dāng)?shù)木?。選擇振蕩器時還需要考慮功耗。分立振蕩器的功耗主要由反饋放大器的電源電流以及電路內(nèi)部的電容值所決定。CMOS放大器功耗與工作頻率成正比，可以表示為功率耗散電容值。比如，HC04反相器門電路的功率耗散電容值是90pF。在4MHz、5V電源下工作時，相當(dāng)于1.8mA的電源電流。再加上20pF的晶振負(fù)載電容，整個電源電流為2.2mA。陶瓷諧振槽路一般具有較大的負(fù)載電容，相應(yīng)地也需要更多的電流。相比之下，晶振模塊一般需要電源電流為10mA ~60mA。硅振蕩器的電源電流取決于其類型與功能，范圍可以從低頻（固定）器件的幾個微安到可編程器件的幾個毫安。一種低功率的硅振蕩器，如MAX7375，工作在4MHz時只需不到2mA的電流。在特定的應(yīng)用場合優(yōu)化時鐘源需要綜合考慮以下一些因素：精度、成本、功耗以及環(huán)境需求。電子產(chǎn)品在目前的趨勢發(fā)展下，絕大部分產(chǎn)品都會選擇使用石英晶振系列產(chǎn)品，而選用陶瓷晶振的產(chǎn)品是越來越少，原因有幾點(diǎn)，其一是普通插件石英晶振價格沒有以前那么高，以低價格高精度的沖擊陶瓷晶振市場，其二是石英晶振的高精準(zhǔn)度和耐溫范圍要比陶瓷晶振好，陶瓷晶振精度往往達(dá)不到預(yù)期的效果，所有后續(xù)市場陶瓷晶振將會被慢慢的淘汰。
作者：康華爾電子－晶振帝國

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