晶振在芯片中的作用

電路板上的芯片附近總有晶振的身影，芯片的規(guī)格書(shū)中也寫(xiě)到了晶振的連接引腳圖。晶振的作用是什么?如何選擇一顆合適外部晶振呢?

晶振在芯片中的作用

每一個(gè)微處理器都需要時(shí)鐘源來(lái)控制處理器執(zhí)行指令的速度，信號(hào)的波特率，轉(zhuǎn)化模擬數(shù)字信號(hào)等。晶振可以產(chǎn)生CPU執(zhí)行命令時(shí)需要的時(shí)鐘頻率信號(hào)。時(shí)鐘信號(hào)的頻率越高，CPU的運(yùn)行速度也就越快。

芯片的內(nèi)部晶振

LC振蕩電路

市面上大部分芯片內(nèi)部含有LC振蕩電路來(lái)提供時(shí)鐘源。顧名思義，L表示電感，C表示電容。石英晶體的等效電路圖就是LC振蕩電路：

PLL鎖相環(huán)電路

晶振一旦封裝到芯片內(nèi)部，頻率也就固定了。芯片內(nèi)部有PLL電路進(jìn)行頻率的倍頻和分頻。

內(nèi)部晶振的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：內(nèi)部振蕩器是和芯片完美搭建在一起的，在精度，占空比，以及溫度依賴(lài)性都是合適芯片本身的。外部晶振不是必須要添加的。

缺點(diǎn)：內(nèi)部振蕩器的缺點(diǎn)是精度和頻率穩(wěn)定性?；鶞?zhǔn)頻率取決于振蕩電路的無(wú)源元件。電容和電阻很容易受環(huán)境溫度的影響。LC振蕩器會(huì)有溫度漂移的現(xiàn)象。

外部晶振

對(duì)于芯片內(nèi)部有PLL電路的設(shè)計(jì)，可以借助于外部振蕩器的穩(wěn)定性和精度，來(lái)彌補(bǔ)內(nèi)部振蕩器的不足。

諧振器

石英晶體諧振器又稱(chēng)無(wú)源晶振。一般消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品或者對(duì)精度要求不高的產(chǎn)品，推薦使用價(jià)格更低的無(wú)源晶振。諧振器需要匹配外部諧振電路才可以輸出信號(hào)，自身無(wú)法振蕩。

如果您想了解無(wú)源晶振測(cè)試報(bào)告中電性能參數(shù)含義。

負(fù)載電容是選購(gòu)無(wú)源晶振必選參數(shù)之一。

高精密電子儀器和通信系統(tǒng)的應(yīng)用下，我們需要考慮不同封裝(貼片/直插)的石英晶振的電性能參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)的影響。

振蕩器

石英晶體振蕩器又稱(chēng)有源晶振。高端或工業(yè)級(jí)以上的產(chǎn)品推薦使用更穩(wěn)定的時(shí)鐘振蕩器。KOAN有源晶振內(nèi)部有獨(dú)立起振芯片，在獲得高穩(wěn)定性和精度的同時(shí)，也不必?fù)?dān)心匹配電容的問(wèn)題。

選擇合適的有源晶振，需要考慮哪些參數(shù)?

高精密電子儀器和通信系統(tǒng)的應(yīng)用下，我們需要考慮不同封裝的石英晶振的電性能參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)的影響。

硅晶振

MEMS振蕩器更適合高振動(dòng)環(huán)境，非關(guān)鍵定時(shí)應(yīng)用以及信號(hào)噪聲比不重要的應(yīng)用。像高速通信，復(fù)雜調(diào)制方案，出色的信噪比之類(lèi)的應(yīng)用，KOAN晶體振蕩器將優(yōu)于MEMS振蕩器。石英材質(zhì)擁有低抖動(dòng)，極高的Q值，以及出色的時(shí)間和溫度穩(wěn)定性。

陶瓷晶振

陶瓷諧振器，一般習(xí)慣叫陶瓷晶振，但是它是以鋯鈦酸鉛為主要原料，將其加工成有壓電效應(yīng)的陶瓷材料。陶瓷諧振器的精度一般為±300ppm ~ 500ppm，應(yīng)用在普通產(chǎn)品上，例如USB, 玩具，硬盤(pán)，驅(qū)動(dòng)等對(duì)精度要求不高的產(chǎn)品。

審核編輯：湯梓紅