晶振的结构原理
石英晶体之所以成为谐振器的原材料,是由于它具有正(机械能→电能)、逆(电能→机械能)压电效应。
如果沿石英晶片的电轴或机械轴施加压力使晶片产生形变,那么垂直于这些轴的两个表面则会产生电荷,这种现象称为正压电效应。如果在石英晶体两个表面施加电场,则晶片在电轴和机械轴方向将延伸或压缩,这种现象称为逆压电效应。
基于这种特性,当石英晶振置于交变电场中,晶体的体积会发生周期性的压缩或拉伸,形成了晶体的机械振动。当交变电场的频率等于晶片的固有机械谐振频率时,晶片的机械振动幅度最大,产生共振现象。
晶振的分类
通常分为无源晶振和有源晶振两大类。
1.无源晶振
当晶体通过基座、外壳、锌白铜、上盖等通过数十项工艺后就制造出了无源晶振。无源晶振需要起振需要外围的起振电路,所以这种简单的晶振也叫晶体、无源晶振,其优点主要为信号电平可变,低功耗、低成本等优势,应用领域非常广泛。
2.有源晶振
当数码产品需要精度较高、接线尽可能简单时,就可以选择有源晶振。有源晶振已经把起振电路IC与石英晶片进行最佳匹配并封装为一体,其精密度与稳定性高于无源晶振。
晶振的电路应用
无源晶振:无源晶振其实只需要两个引脚即可,即使做成4PIN的贴片晶振也只用到其中两个PIN脚,即频率输入脚与频率输出脚。这两个引脚不具备方向性,因此无需担忧接反。
有源晶振:有源晶振从原理上就决定了需要三个PIN脚才能工作,其中一个悬空引脚有的厂家也有做成使能端。
晶振的应用注意事项
在实际中,需要注意周边杂散信号对晶振的干扰,因为绝大部分的时钟来源是由晶振提供。晶振频率的精度及稳定性一旦无法满足IC需求,就很有可能导致整机系统崩溃。常见有效方法为:隔离、滤波、屏蔽。