晶振的作用是什么？
發(fā)布時(shí)間：2006-10-31 07:00
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晶振在應用具體起到什么作用
微控制器的時(shí)鐘源可以分為兩類(lèi)：基于機械諧振器件的時(shí)鐘源，如晶振、陶瓷諧振槽路；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槽路。另一種為簡(jiǎn)單的分立RC振蕩器。
基于晶振與陶瓷諧振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。RC振蕩器能夠快速啟動(dòng)，成本也比較低，但通常在整個(gè)溫度和工作電源電壓范圍內精度較差，會(huì )在標稱(chēng)輸出頻率的5%至50%范圍內變化。
但其性能受環(huán)境條件和電路元件選擇的影響。需認真對待振蕩器電路的元件選擇和線(xiàn)路板布局。在使用時(shí)，陶瓷諧振槽路和相應的負載電容必須根據特定的邏輯系列進(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(guò)驅動(dòng)時(shí)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）、機械震動(dòng)與沖擊、濕度和溫度。這些因素會(huì )增大輸出頻率的變化，增加不穩定性，并且在有些情況下，還會(huì )造成振蕩器停振。
上述大部分問(wèn)題都可以通過(guò)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行。最常用的兩種類(lèi)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，多數情況下能夠提供與陶瓷諧振槽路相當的精度。
選擇振蕩器時(shí)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(mén)電路的功率耗散電容值是90pF。在4MHz、5V電源下工作時(shí)，相當于1.8mA的電源電流。再加上20pF的晶振負載電容，整個(gè)電源電流為2.2mA。陶瓷諧振槽路一般具有較大的負載電容，相應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(lèi)型與功能，范圍可以從低頻（固定）器件的幾個(gè)微安到可編程器件的幾個(gè)毫安。一種低功率的硅振蕩器，如MAX7375，工作在4MHz時(shí)只需不到2mA的電流。
在特定的應用場(chǎng)合優(yōu)化時(shí)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。
請老師指教：晶振的參數里有配用的諧振電容值。比如說(shuō)32.768K的是12.5pF；4.096M的是20pF. 這個(gè)值和實(shí)際電路中晶振上接的兩個(gè)電容值是什么關(guān)系？像DS1302用的就是32.768K的晶振，它內部的電容是6pF的
你所說(shuō)的是晶振的負載電容值。指的是晶振交流電路中，參與振蕩的，與晶振串聯(lián)或并聯(lián)的電容值。晶振電路的頻率主要由晶振決定，但既然負載電容參與振蕩，必然會(huì )對頻率起微調作用的。負載電容越小，振蕩電路頻率就會(huì )越高4.096MHz的負載電容為20pF，說(shuō)明晶振本身的諧振頻率<4.096MHz，但如果讓20pF的電容參與振蕩，頻率就會(huì )升高為4.096MHz?；蛟S有人會(huì )問(wèn)為什么這么麻煩，不如將晶振直接做成4.096MHz而不用負載電容？不是沒(méi)有這樣的晶振，但實(shí)際電路設計中有多種振蕩形式，為了振蕩反饋信號的相移等原因，也有為了頻率偏差便于調整等原因，大都電路中均有電容參與振蕩。為了準確掌握晶振電路中該用多大的電容，只要把握晶體負載電容應等于振蕩回路中的電容+雜散電容就可以了。你所說(shuō)的IC中6pF的電容就可看作雜散電容
