在电子学上,通常将含有晶体管元件的电路称作“有源电路”(如有源音箱、有源滤波器等),而仅由阻容元件组成的电路称作“无源电路”。电脑中的晶体振荡器也分为无源晶振和 有源晶振两种类型。无源晶振与有源晶振的英文名称不同,无源晶振为crystal(晶体),而 有源晶振则叫做oscillator(振荡器)。无源晶振是有2 个引脚的无极性元件,需要借助于时 钟电路才能产生振荡信号,自身无法振荡起来,所以“无源晶振”这个说法并不准确;有源晶 只引脚,是一个完整的振荡器,其中除了石英晶体外,还有晶体管和阻容元件,因此体积较大。 石英晶体振荡器的频率稳定度可达10^-9/日,甚至10^-11。例如10MHz 的振荡器,频率 在一日之内的变化一般不大于0.1Hz。因此,完全可以将晶体振荡器视为恒定的基准频率源 (石英表、电子表中都是利用石英晶体来做计时的基准频率)。从PC 诞生至现在,主板上一 直都使用一颗14.318MHz 的石英晶体振荡器作为基准频率源。 主板上除了这颗14.318MHz 的晶振,还能找到一颗频率为32.768MHz 的晶振,它被用 于实时时钟(RTC)电路中,显示精确的时间和日期 个引脚和4个引脚的无极性元件,而需要借用于时钟电路才能产生振荡信 号,自身是无法振荡起来 无源晶振需要用DSP 片内的振荡器,在datasheet 上有建议的连 接方法。
无源晶振没有电压的问题,信号电平是可变的,也就是说是根据起振电路来决定的,同样的晶振可以适用于多种电压有源晶振晶振,可用于多种不同时钟信号电压要求的 DSP,而且价格通 常也较低,如对于一般的应用条件许可建议用晶体,尤其适合于产品线丰富批量大的生产者。 无源晶振相对于晶振而言其缺陷是信号质量较差,通常需要精确匹配外围电路(用于信号匹 配的电容、电感、电阻等),更换不同频率的晶体时周边配置电路需要做相应的调整。建议 采用精度较高的石英晶振,尽量不要采用精度低的陶瓷晶振。 有源晶振型号纵多,而且每一种型号的引脚定义都有所不同,接发也不同,下面我介绍一下 有源晶振引脚识别,以方便大家 脚,按逆时针(管脚向下)分别为2、3、4。有源晶振通常的用法:一脚悬空,二脚接地,三脚接输出,四脚接电压。 有源晶振不需要DSP 的内部振荡器,信号质量好,比较稳定有源晶振晶振,而且连接方式相对简单(主 要是做好电源滤波,通常使用一个电容和电感构成的PI 型滤波网络,输出端用一个小阻值 的电阻过滤信号即可),不需要复杂的配置电路。相对于无源晶体,有源晶振的缺陷是其信 号电平是固定的,需要选择好合适输出电平,灵活性较差,而且价格高。
有源晶振是右石英晶体组成的,石英晶片之所以能当为振荡器使用,是基于它的压电效 应:在晶片的两个极上加一电场,会使晶体产生机械变形;在石英晶片上加上交变电压,晶 体就会产生机械振动,同时机械变形振动又会产生交变电场,虽然这种交变电场的电压极其 微弱,但其振动频率是十分稳定的。当外加交变电压的频率与晶片的固有频率(由晶片的尺 寸和形状决定)相等时,机械振动的幅度将急剧增加,这种现象称为“压电谐振”。 压电谐振状态的建立和维持都必须借助于振荡器电路才能实现。是一个串联型振荡器, 晶体管T1 和T2 构成的两级放大器,石英晶体XT 与电容C2 构成LC 电路。在这个电路中, 石英晶体相当于一个电感,C2 为可变电容器,调节其容量即可使电路进入谐振状态。该振 荡器供电电压为5V,输出波形为方波。 有源晶振:有4 只引脚,是一个完整的振荡器,里面除了石英晶体外,还有晶体管和阻容 元件 。有源晶振不需要 DSP 的内部振荡器,比较稳定,信号质量好,而且连接方式要简 单(主要是做好电源滤波,通常使用一个电容和电感构成的 PI 型滤波网络,输出端用一个 小阻值的电阻过滤信号即可),不需要复杂的配置电路。
相对于无源晶体,有源晶振的缺点 就是信号电平是固定的,需要选择好合适电平输出,灵活性会差些,可是价格相对较高。对 于时序要求敏感的应用,有源的晶振要好,因为可以选用比较精密的晶振,甚至是高档的温 度补偿晶振。有些DSP 内部没有起振电路,只能使用有源的晶振,如TI 的6000 系列等。 一般有源晶振比无源晶体的体积较大,但现在许多有源晶振是表贴的,体积和晶体相当,有 的甚至比许多晶体还要小
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