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【技術(shù)干貨】晶振究竟是如何起振的?(文末免費送福利)

發(fā)燒友研習(xí)社 ? 來源:未知 ? 2023-03-11 07:40 ? 次閱讀

在我們生存的世界,萬物運動不止。從宇宙太陽系,到一個人、一個元器件等,都以各種形式時刻運行著。但問題來了,萬物運動的原動力是什么呢?

此外省略一萬字...

emmm...要不先來個簡單的,先搞懂搞懂晶振起振的原動力。

01是誰?先敲動晶振的“心”?晶振是電路中可以提供高度穩(wěn)定時鐘信號的元器件。通常一個系統(tǒng)共用一個晶振,便于各部分保持同步,一起“干大事”。比如在我們常用的計算機系統(tǒng)中,晶振可比喻為各板卡的“心跳”發(fā)生器,如果主卡的“心跳”出現(xiàn)問題,必定會使其他各電路出現(xiàn)故障。人體的心跳搏動,離不開血液。晶振也是一樣,離不開電流。所以簡單來說,晶振起振的原動力是——,我們需要把一個晶振放在完整的電路中,并給電路供上電,產(chǎn)生回路電流,晶振自此開始穩(wěn)定有節(jié)奏的“跳動”。331cd3c8-bf9c-11ed-bfe3-dac502259ad0.gif

晶振在紅綠燈系統(tǒng)提供時鐘信號

當然,這個起振回路也是有講究的(有源晶振內(nèi)嵌起振回路,無源晶振需外接起振回路),它需要遵循“巴克毫森穩(wěn)定性準則”

02什么是巴克毫森穩(wěn)定性準則?巴克豪森穩(wěn)定性準則,由德國物理學(xué)家巴克豪森(Heinrich Georg Barkhausen)于1921年提出的準則——電子振蕩器系統(tǒng)信號由輸入到輸出再反饋到輸入的相差為360°,且環(huán)路增益≥1,為振蕩器起振的必要條件。一個簡單振蕩器想產(chǎn)生周期性的振蕩,通常是以電壓形式的輸出,在持續(xù)不斷地輸出的同時,需要加入放大器以產(chǎn)生持續(xù)的反饋給到輸入,由于放大器本身的輸出在高頻時相移太大會使整個反饋變成正的,從而產(chǎn)生振蕩。

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負反饋系統(tǒng)當環(huán)路增益1時,說明輸入信號在環(huán)路中逛一圈后又送到輸入端,信號幅度比原來更大。相位為360°,說明輸入信號在電路中逛一圈后,相位與原本的輸入信號完全相同,因此輸入信號被完美的加強了。兩者結(jié)合,信號經(jīng)過反復(fù)放大后不斷增大,當環(huán)路中的信號幅度增大到一定程度后,振蕩器中的有源器件(晶振電路中的反相器)存在的非線性會限制幅度的繼續(xù)增加,使得振蕩器的輸出達到穩(wěn)定。通俗說就是振蕩的幅值肯定超不過電源電壓。

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03如何判斷晶振是否起振?1、用示波器看波形用示波器看波形是最直接的方法。因晶振波形的占空比為50%,所以測得的平均電壓為1/2Vcc左右。

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8MHz晶振的正常波形晶振波形一般是正弦波或者方波,當輸出波形是方波時,一般上升沿比較陡峭,且包含了較多的高頻信號,這個時候就要保證測試的帶寬足夠,理論值是帶寬是被測信號頻率的2倍,實際測試方波時帶寬應(yīng)該是被測信號頻率的10倍。除了帶寬之外,在測試晶振時,還有一點應(yīng)該重點注意:晶振對電容負載較敏感,探頭電容相對較大,相當于一個很重的負載并聯(lián)在晶振電路中,容易導(dǎo)致電路停振而得不出正確的測量結(jié)果。所以在進行晶振測試的時候,需要保證足夠的帶寬和較小的輸入電容。2、用數(shù)字萬用表的電壓檔測電壓無源晶振具備兩個管腳:頻率輸入腳與頻率輸出腳。若晶振已經(jīng)起振,說明這兩個管腳之間必然存在電壓差,這樣才會有流經(jīng)的電流對晶片產(chǎn)生激勵功率。所以,我們可以用萬用表的直流電壓檔,測量晶振兩個引腳的電壓。起振的時候,晶振兩端的電壓一般為芯片供電電壓Vcc的一半。但這里要注意,若芯片不良,則無法捕捉到晶振正在提供給它的正確的時鐘信號。在這種情況之下,我們?nèi)菀讓д袷欠衿鹫褡龀稣`判。3、使用頻率計測試使用頻率計測量晶振頻率輸出腳位時,若有正常的波形(常見為方波,溫補晶振有削峰正弦波輸出)或正常頻率信號輸出,則可視為該晶振已經(jīng)正常起振。最后,聽聲音判斷晶振是否起振的方法,并不可靠。因為晶體的振蕩頻率遠超人耳能夠聽見的頻率上限,有時能夠聽到反而是有問題的,說明晶體質(zhì)量不佳,更多的時候,正常工作的晶體是不會發(fā)出任何人耳能聽到的聲音的,有時聲音來自外電路元件。晶振是電路中必不可少的電子元器件,主要有無線數(shù)據(jù)傳輸和計時兩種用途。但我國晶振行業(yè)起步較晚,目前國產(chǎn)晶振以中低端晶振產(chǎn)品為主,高端晶振主要依靠國外進口。隨著國內(nèi)5G、新能源產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展,國內(nèi)晶振需求量快速增長,國內(nèi)廠商正奮力追趕,加快國產(chǎn)替代進程。泰藝晶振,便是其一。泰藝電子,是一家專業(yè)石英頻率控制組件制造商,主要產(chǎn)品包括「石英振蕩子」、「石英振蕩器」、「壓控石英振蕩器」、「溫度補償石英振蕩器」,并且是臺灣唯一擁有生產(chǎn)「恒溫控制石英振蕩器」技術(shù)的制造商。更值得高興的是,華秋商城已成為泰藝電子授權(quán)代理商,廣大客戶現(xiàn)可通過華秋商城購買泰藝系列產(chǎn)品!33496726-bf9c-11ed-bfe3-dac502259ad0.png>>點擊進入泰藝晶振專區(qū)最后,送上一波晶振福利!1)優(yōu)惠券免費領(lǐng)!華秋商城20元無門檻優(yōu)惠券,20元/35元/150元滿減優(yōu)惠券,免費領(lǐng)??!領(lǐng)完再購買晶振超實惠!335395fc-bf9c-11ed-bfe3-dac502259ad0.png336317b6-bf9c-11ed-bfe3-dac502259ad0.png點擊圖片領(lǐng)取優(yōu)惠券2)泰藝樣品免費拿!10款泰藝晶振樣品免費申領(lǐng),免費樣品數(shù)量有限,想要的趕緊申請吧!>>進入泰藝領(lǐng)樣專區(qū)3)辦公禮盒免費贈!凡活動期間內(nèi)下單泰藝晶振,累計金額前3名可免費獲得定制辦公禮盒1份!活動時間為2023年3月7日至2023年3月21日。

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●一圖搞懂有源晶振和無源晶振的12點區(qū)別

為什么電腦主板晶振多采用14.318MHz和32.768KHz ?

●神奇的壓電效應(yīng):如何通過按壓一塊石英來發(fā)電?

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