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晶振,全稱是石英晶體振蕩器,上偏晶振,是一種高精度和高穩(wěn)定度的振蕩器。通過一定的外接電路來,可以生成頻率和峰值穩(wěn)定的正弦波。
而單片機在運行的時候,需要一個脈沖信號,做為自己執(zhí)行指令的觸發(fā)信號,可以簡單的想象為:單片機收到一個脈沖,就執(zhí)行一次或多次指令。
在電氣上它可以等效成一個電容和一個電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個電容的二端網絡,電工學上這個網絡有兩個諧振點,以頻率的高低分其中較低的頻率是串聯(lián)諧振,較高的頻率是并聯(lián)諧振。
由于晶體自身的特性致使這兩個頻率的距離相當?shù)慕咏?,在這個極窄的頻率范圍內,晶振等效為一個電感,所以只要晶振的兩端并聯(lián)上合適的電容它就會組成并聯(lián)諧振電路。
這個并聯(lián)諧振電路加到一個負反饋電路中就可以構成正弦波振蕩電路,由于晶振等效為電感的頻率范圍很窄,所以即使其他元件的參數(shù)變化很大,上偏晶振單價,這個振蕩器的頻率也不會有很大的變化。
石英晶體振蕩器的應用
石英鐘走時準、耗電省為其優(yōu)點。不論是老式石英鐘或是新式多功能石英鐘都是以石英晶體振蕩器為電路,上偏晶振加工,其頻率精度決定了電子鐘表的走時精度。石英晶體振蕩器原理的示意如圖3所示,其中V1和V2構成CMOS反相器石英晶體Q與振蕩電容C1及微調電容C2構成振蕩系統(tǒng),這里石英晶體相當于電感。振蕩系統(tǒng)的元件參數(shù)確定了振頻率。一般Q、C1及C2均為外接元件。另外R1為反饋電阻,R2為振蕩的穩(wěn)定電阻,它們都集成在電路內部。故無法通過改變C1或C2的數(shù)值來調整走時精度。但此時仍可用加接一只電容C有方法,來改變振蕩系統(tǒng)參數(shù),以調整走時精度。根據(jù)電子鐘表走時的快慢,調整電容有兩種接法:若走時偏快,則可在石英晶體兩端并接電容C,如圖4所示。此時系統(tǒng)總電容加大,振蕩頻率變低,走時減慢。若走時偏慢,則可在晶體支路中串接電容C。如圖5所示。此時系統(tǒng)的總電容減小,上偏晶振報價,振蕩頻率變高,走時增快。只要經過耐心的反復試驗,就可以調整走時精度。因此,晶振可用于時鐘信號發(fā)生器。
晶體振蕩器的頻差
在規(guī)定的時間內,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與給定標稱頻率的較大偏差。
說明: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載特性等共同造成的較大頻差。一般只在對短期頻率穩(wěn)定度關心,而對其他頻率穩(wěn)定度指標不嚴格要求的場合采用。例如:精密制導雷達。
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