小小的一個晶振,在電路板中很不起眼,但是在數字電路里,就好比人體的心臟。但是沒有晶振,電路就無法運行,晶振的好壞,晶振電路設計的好壞,會直接關系到電路運行的穩定性。所以選擇好的,合適的晶振,對數字電路非常的重要。
晶振只是簡稱,其中包括石英晶體振蕩器和石英晶體諧振器。他們都是利用石英晶體的壓電效應制作而成。如果在晶體兩側施加機械壓力就會在晶體上產生電場,而在石英晶體的兩個電極上施加電場會使晶體產生機械變形。并且,這兩種現象是可逆的。利用這種情況,
在晶體的兩側施加交變電壓,晶片就會產生機械振動,同時產生交變電場。這種電場和振動一般都很小,但是壓電諧振在某個特定頻率下,振幅會明顯加大。和我們常見到的LC回路諧振有些類似.
晶振除了壓電效應以外,還有一個不能被忽略的特性,就是溫漂。溫度太高或者太低會導致晶振震動的頻率發生變差,這是所以晶振都會出現的問題。正是由于溫漂的存在,所以就出現了一些耐高溫或者低溫的晶振。這些晶振在較為嚴酷的環境下震動頻率也不會差太多。
還有一個就是晶振的PPM,這是晶振也是晶振自帶的一個特性,PPM越小,震動也越穩定,。
為了解決溫漂帶來的影響,要選擇PPM小,而且工作溫度范圍廣的晶振。
另外,還有溫補晶振,溫補晶振是通過感應環境溫度,然后將溫度信息轉換成控制量控制晶振的輸出頻率。現在的溫補晶振多采用數字化技術,能夠達到更精確的控制。
而恒溫晶振更進一步,將晶體置于恒溫槽內,通過設置恒溫工作點,使恒溫槽保持一個恒溫的狀態,晶體在恒溫槽內就可以不受外界溫度的影響,大大提高晶振輸出頻率的穩定度?溫補晶振和恒溫晶振的輸出精度都能夠達到1ppm甚至更高?能夠滿足嚴苛的系統需求?
由于晶振在數字電路中的重要性,在使用和設計的時候我們需要小心處理:
a.晶振需要良好的防震放摔,因為晶振里面的晶體是很脆弱的,在巨大的外力下很容易把里面的晶片震碎。在設計的時候就要考慮晶振的可靠安裝以及位置盡量不要靠近板邊,設備外殼等等
b.晶振對溫度比較敏感,在手工焊接或者機器焊接的時候要注意焊接溫度,焊接時溫度不能過高,并且加熱時間盡量短。
c.設計的時候盡量縮短晶振部分的走線,晶振走線和其他信號線之間保留盡量遠的距離,并且推薦將晶振的外殼接地,這些措施都能更好的避免干擾。
d.注意晶振是否被過驅動,過驅動會影響晶振使用壽命。
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