晶振是有源晶振的簡(jiǎn)稱,又叫振蕩器。英文名稱是oscillator。晶體則是無(wú)源晶振的簡(jiǎn)稱,也叫諧振器。英文名稱是crystal.
貼片晶振的主要參數(shù)
總頻差:在規(guī)定的時(shí)間內(nèi),由于規(guī)定的工作和非工作參數(shù)全部組合而引起的晶體振蕩器頻率和給定標(biāo)稱頻率的大偏差。總頻差包括頻率溫度穩(wěn)定度、頻率老化率造成的偏差、頻率電壓特性和頻率負(fù)載特性等共同造成的大頻差。一般只在對(duì)短期頻率穩(wěn)定度關(guān)心,而對(duì)其他頻率穩(wěn)定度指標(biāo)不嚴(yán)格要求的場(chǎng)合采用。
頻率穩(wěn)定度:任何晶振,頻率不穩(wěn)定是的,程度不同而已。一個(gè)晶振的輸出頻率隨時(shí)間變化的曲線。曲線中表現(xiàn)出頻率不穩(wěn)定的三種因素:老化、飄移和短穩(wěn)。
開機(jī)特性(頻率穩(wěn)定預(yù)熱時(shí)間):指開機(jī)后一段時(shí)間(如5 分鐘)的頻率到開機(jī)后另一段時(shí)間(如1 小時(shí))的頻率的變化率。表示了晶振達(dá)到穩(wěn)定的速度。這指標(biāo)對(duì)經(jīng)常開關(guān)的儀器如頻率計(jì)等很有用。
頻率老化率:在恒定的環(huán)境條件下測(cè)量振蕩器頻率時(shí),石英晶體振蕩器頻率和時(shí)間之間的關(guān)系。這種長(zhǎng)期頻率漂移是由晶體元件和振蕩器電路元件的緩慢變化造成的,因此,其頻率偏移的速率叫老化率,可用規(guī)定時(shí)限后的大變化率(如±10ppb/天,加電72 小時(shí)后),或規(guī)定的時(shí)限內(nèi)大的總頻率變化(如:±1ppm/(年)和±5ppm/(十年))來(lái)表示。
無(wú)源晶振需要借助于時(shí)鐘電路才能產(chǎn)生振蕩信號(hào),自身無(wú)法振蕩起來(lái),所以“無(wú)源晶振”這個(gè)說(shuō)法并不準(zhǔn)確;有源晶振是一個(gè)完整的諧振振蕩器。石英晶體振蕩器和石英晶體諧振器都是提供穩(wěn)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振的壓電效應(yīng)來(lái)起振,而石英晶體諧振器是利用石英晶體和內(nèi)置IC共同作用來(lái)工作的。振蕩器直接應(yīng)用于電路中,諧振器工作時(shí)一般需要提供3.3V電壓來(lái)維持工作。振蕩器比諧振器多了一個(gè)重要技術(shù)參數(shù):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(jìng)爭(zhēng)的一個(gè)重要參數(shù)。
晶振有幾個(gè)重要參數(shù):
1.晶體元件規(guī)格書中所的頻率,也是工程師在電路設(shè)計(jì)和元件選購(gòu)時(shí)首要關(guān)注的參數(shù)。晶振常用標(biāo)稱頻率在1~200MHz之間,比如32768Hz、8MHz、12MHz、24MHz、125MHz等,更高的輸出頻率也常用PLL(鎖相環(huán))將低頻進(jìn)行倍頻至1GHz以上。我們稱之為標(biāo)稱頻率。
2.輸出信號(hào)的頻率不可避免會(huì)有一定的偏差,我們用頻率誤差(Frequency Tolerance)或頻率穩(wěn)定度(Frequency Stability),用單位ppm來(lái)表示,即百萬(wàn)分之一(parts per million)(1/106),是相對(duì)標(biāo)稱頻率的變化量,此值越小表示精度越高。比如,12MHz晶振偏差為±20ppm,表示它的頻率偏差為12×20Hz=±240Hz,即頻率范圍是(~Hz)
3.還有一個(gè)溫度頻差(Frequency Stability vs Temp)表示在特定溫度范圍內(nèi),工作頻率相對(duì)于基準(zhǔn)溫度時(shí)工作頻率的允許偏離,它的單位也是ppm。
4.另外,負(fù)載電容CL(Load capacitance),它是電路中跨接晶體兩端的總的有效電容(不是晶振外接的匹配電容),主要影響負(fù)載諧振頻率和等效負(fù)載諧振電阻,與晶體一起決定振蕩器電路的工作頻率,通過(guò)調(diào)整負(fù)載電容,就可以將振蕩器的工作頻率微調(diào)到標(biāo)稱值。更準(zhǔn)確而言,無(wú)源晶體的負(fù)載電容是一項(xiàng)非常重要的參數(shù),因?yàn)闊o(wú)源晶體屬于被動(dòng)元器件,所謂的被動(dòng)元器件即是自身不能工作,需要外部元器件協(xié)助工作。