MCU的心臟-晶振介紹

晶振是石英晶體諧振器（quartzcrystal oscillator）的簡稱，它被稱為電路系統(tǒng)的心臟，它為整個系統(tǒng)提供“心跳”。 中央處理器（CPU）一切指令的執(zhí)行都是建立在這個“心跳”上的，這個心跳就是CPU執(zhí)行指令所必須的時鐘頻率信號，一般來說時鐘信號頻率越高，CPU的運(yùn)行速度也就越快。只要是包含CPU的電子產(chǎn)品，都至少包含一個時鐘源，有些在外面看不到晶振或者振蕩電路，是因為在芯片內(nèi)部被集成了。

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晶振分類

1.1無源晶振

無源晶振（晶體諧振器）工作原理： 在石英水晶片的兩邊鍍上電極，在兩電極上加一定的電壓，利用石英的壓電效應(yīng)特性使其產(chǎn)生形變，從而給IC提供一個正弦波形，通過IC的內(nèi)部整形和PLL電路后產(chǎn)生方波，然后輸入給下級電路。

1.2****有源晶振

有源晶振一般4個腳，一個電源，一個接地，一個信號輸出端，一個NC（空腳）。

有源晶振根據(jù)封裝不同，管腳排列不同（打點的為1腳，逆時針看）有個點標(biāo)記的為1腳，按逆時針（管腳向下）分別為2、3、4。

有源晶振通常的用法：一腳懸空，二腳接地，三腳接輸出，四腳接電壓。

方形有源晶振引腳分布：

1.3****晶振參數(shù)

**標(biāo)稱頻率：**晶振輸出信號的頻率被稱為標(biāo)稱頻率（NormalFrequency），晶振的常用頻率范圍1~200MHZ之間，常用的有32768Hz、8MHz、12MHz、24MHz、125MHz。我們看到其他的電子產(chǎn)品的GHZ級別的，一般是由PLL（鎖相環(huán)）倍頻得到的。

頻率穩(wěn)定度： 晶振輸出頻率的穩(wěn)定度被稱為頻率穩(wěn)定度（FrequencyStability），用單位ppm來表示，即百萬分之一（partspermillion）（1/10^6^），是相對標(biāo)稱頻率的變化量，此值越小表示精度越高。例如我們使用的25MHZ晶振，假設(shè)晶振偏差為±10ppm，表示它的頻率偏差為25×10Hz=±250Hz，即頻率范圍是（24999750?～25000250Hz）

溫度頻差： 晶振在特定溫度范圍內(nèi)，工作頻率相對于基準(zhǔn)溫度時工作頻率的允許偏離被稱為溫度頻差（Frequency Stability vs Temp）表示，它的單位也是ppm。

負(fù)載電容： 電路中跨接晶振兩端的總的外界有效電容被稱為負(fù)載電容（Load Capacitance）。負(fù)載電容是晶振的工作條件，即電路設(shè)計時要滿足負(fù)載電容等于或接近晶振數(shù)據(jù)手冊給出的數(shù)值才能使晶振按預(yù)期工作。

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常用晶振

2.1****3225貼片晶振

下面介紹的是NDK公司的NX3225SA晶振。

3225貼片晶振是無源晶振。也有有源晶振，但是我們常用的是無源晶振。

以下說的是無源晶振：

Load Capacitance 負(fù)載電容

根據(jù)經(jīng)驗，個人建議配18PF電容。

2腳和4腳和屏蔽罩相連，接GND

無源晶振底面視圖：底面視圖中箭頭指的焊盤和對角的焊盤是連通的，和晶振的蓋子也是連通的，在線路板上使有時接地和不接地都沒有關(guān)系。這兩個焊盤的主要作用是在貼片時更好的把晶振固定在線路板上。也就說2和4是相連的，因為外形是長方形的，所以焊接時不用注意方向。

貼片晶振有一個腳位有一點缺口，是的，從這個缺口開始,順時針數(shù),就可以清楚的分辨出腳1、腳2、腳3、腳4；

2.2****MC-146/MC156

MC-146/MC156的數(shù)據(jù)手冊見文末鏈接。

無源晶振，用于RTC時鐘晶振，32.768KHZ

負(fù)載電容采用9到15PF的都行。

2.3****HC-49系列

首先HC-49S、HC-49U、HC-49SMD都是石英晶振的封裝類別，無源晶振系列，是現(xiàn)在石英晶振使用較廣的幾個產(chǎn)品，因其造價成本較低且精度穩(wěn)定度等符合民用電子設(shè)備，所以受到工廠的喜歡。水晶材質(zhì)（二氧化硅）的芯片材料的壓電特性能將電能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生穩(wěn)定的頻率。

HC-49S（12mhz）屬于直插式石英晶振封裝，直插2腳，高殼體積為10.54.53.5mm矮殼體積10.5 5 .0*2.5mm屬國際通用標(biāo)準(zhǔn)，普通參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載電容為20PF（12PF、16PF、30PF等）精度為±20PPM、±50ppm等電阻120Ω，參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)方面跟HC-49U、HC-49SMD無差別。

HC-49U，也是直插式2腳晶振，體積為114.513.4mm，功能應(yīng)用跟HC-49S幾乎無差別，因體積比49S大，造成電路板空間的浪費且造價成本較高現(xiàn)在已經(jīng)漸漸被HC-49S封裝所代替。注意一點的是HC-49U跟HC-49US是不同的，HC-49US指的是HC-49S而不是HC-49U。

HC-49SMD,俗稱“假貼片”，這個是貼片式2腳晶振，除了引腳，其他參數(shù)跟HC-49S一樣，體積10.54.53.5mm，確切的說HC-49SMD是通過將HC-49S壓扁腳-套上墊片-剪腳壓緊-編帶等生產(chǎn)工序加工而來，因材料以及加工成本的增加所以會比HC-49S造價要貴，常用頻點有8MHZ、12MHZ、11.0592M HZ、13.560MHZ等。