有源晶振與無源晶振的區別

基於晶振與陶瓷諧振槽路的振盪器通常能提供非常高的初始精度和較低的溫度係數。 矽振盪器的精度要比分立RC振盪器高,多數情況下能夠提供與陶瓷諧振槽路相當的精度。 分立振盪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。

簡介

電路中的有源晶振即石英晶體震盪器,簡稱晶振;無源晶振即石英晶體諧振器,簡稱晶體或水晶。
由於石英晶體震盪器具有非常好的頻率穩定性和抗外界干擾的能力,所以,石英晶體震盪器是用來產生
基準頻率的。通過基準頻率來控制電路中的頻率的準確性。石英晶體震盪器的套用範圍是非常廣的,它質量
等級、頻率精度也是差別很大的。通訊系統用的信號發生器的信號源(震盪源),絕大部分也用的是石英晶
體震盪器。

區別

1.無源晶振是有2個引腳的無極性元件,需要藉助於時鐘電路才能產生振盪信號,自身無法振盪起來
2.有源晶振有4隻引腳,是一個完整的振盪器,其中除了石英晶體外,還有電晶體和阻容元件主要看你
套用到的電路,如果有時鐘電路,就用無源,否則就用有源
無源晶體需要用DSP片內的振盪器,無源晶體沒有電壓的問題,信號電平是可變的,也就是說是根據起
振電路來決定的,同樣的晶體可以適用於多種電壓,可用於多種不同時鐘信號電壓要求的DSP,而且價格通
常也較低,因此對於一般的套用如果條件許可建議用晶體,這尤其適合於產品線豐富批量大的生產者。
有源晶振不需要DSP的內部振盪器,信號質量好,比較穩定,而且連線方式相對簡單(主要是做好電源
濾波,通常使用一個電容和電感構成的PI型濾波網路,輸出端用一個小阻值的電阻過濾信號即可),不需要
複雜的配置。電路有個點標記的為1腳,按逆時針(管腳向下)分別為2、3、4。有源晶振通常的用法:一腳
懸空,二腳接地,三腳接輸出,四腳接電壓。相對於無源晶體,有源晶振的缺陷是其信號電平是固定的,需
要選擇好合適輸出電平,靈活性較差,而且價格高。

套用作用

微控制器的時鐘源可以分為兩類:基於機械諧振器件的時鐘源,如晶振、陶瓷諧振槽路;RC(電阻、電
容)振盪器。一種是皮爾斯振盪器配置,適用於晶振和陶瓷諧振槽路。另一種為簡單的分立RC振盪器。
基於晶振與陶瓷諧振槽路的振盪器通常能提供非常高的初始精度和較低的溫度係數。RC振盪器能夠快速
啟動,成本也比較低,但通常在整個溫度和工作電源電壓範圍內精度較差,會在標稱輸出頻率的5%至50%范
圍內變化。
但其性能受環境條件和電路元件選擇的影響。需認真對待振盪器電路的元件選擇和線路板布局。在使用
時,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行最佳化。具有高Q值的晶振對放大器的選擇
並不敏感,但在過驅動時很容易產生頻率漂移(甚至可能損壞)。
影響振盪器工作的環境因素有:電磁干擾(EMI)、機械震動與衝擊、濕度和溫度。這些因素會增大輸
出頻率的變化,增加不穩定性,並且在有些情況下,還會造成振盪器停振。
上述大部分問題都可以通過使用振盪器模組避免。這些模組自帶振盪器、提供低阻方波輸出,並且能夠
在一定條件下保證運行。最常用的兩種類型是晶振模組和集成RC振盪器(矽振盪器)。晶振模組提供與分立
晶振相同的精度。矽振盪器的精度要比分立RC振盪器高,多數情況下能夠提供與陶瓷諧振槽路相當的精度。
選擇振盪器時還需要考慮功耗。分立振盪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反相器門電路的功率
耗散電容值是90pF。在4MHz、5V電源下工作時,相當於1.8mA的電源電流。再加上20pF的晶振負載電容,整個電源電流為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,晶振模組一般需要電源電流為
10mA-60mA。矽振盪器的電源電流取決於其類型與功能,範圍可以從低頻(固定)器件的幾個微安到可程式
器件的幾個毫安。一種低功率的矽振盪器,如sitime MEMS振盪器sit1602系列,工作在3.75-75MHZ時只需不到3-7mA的電流。在特定的套用場合最佳化時鐘源需要綜合考慮以下一些因素:精度、成本、功耗以及環境需求。
晶振是石英振盪器的簡稱,英文名為Crystal,它是時鐘電路中最重要的部件,它的作用是向顯示卡、網
卡、主機板等配件的各部分提供基準頻率,它就像個標尺,工作頻率不穩定會造成相關設備工作頻率不穩定,
自然容易出現問題。由於製造工藝不斷提高,現在晶振的頻率偏差、溫度穩定性、老化率、密封性等重要技
術指標都很好,已不容易出現故障,但在選用時仍可留意一下晶振的質量。例如某網卡的時鐘電路採用了高
精度的SKO25MHz的晶振,較可靠保證了數據傳輸的精確同步性,大大減少了丟包的可能性,並且線上路的設
計上儘量靠近主晶片,使信號走線的長度大大縮短,可靠性進一步增加。而如果採用劣質晶振,這樣做雖然
可以降低一點網卡成本,但因為頻率的準確性問題,極易造成傳輸過程中的數據丟包的情況。
晶振還有個作用是在電路產生震盪電流,發出時鐘信號.

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