晶振是有源晶振的簡稱,又叫振蕩器。英文名稱是oscillator。晶體則是無源晶振的簡稱,也叫諧振器。英文名稱是crystal。 但由于不正確的普及知識,又或者是明明知道的定義,卻由于習(xí)慣的叫法。使得晶振這個名詞成為了所有晶體振蕩器和晶體諧振器的統(tǒng)稱,雖然這兩者只有一字之差,但在電路組成以及線路板焊接技術(shù)上有著非常巨大的差異。下面一起看看它們有什么區(qū)別:
1.基本介紹
1.1晶體(crystal)
有的RD稱其為晶振:石英晶體,是無源的兩個腳的,沒有方向,需要IC或其它外部晶體振蕩器輸入,才產(chǎn)生頻率,是無方向的。晶體還需要反向器,負(fù)載電容(loading capacitor)才可組成振蕩器.石英晶體元件由石英晶體片和外殼組成一種無源壓電元件,俗稱晶體、晶振,我國早期稱晶體諧振器。由此可見正常石英晶體元件(兩腳),是無方向性的,但當(dāng)一個引出端(引腳)與外殼相連導(dǎo)通時就有可能有方向性了。
crystal是一種機電器件,是用電損耗很小的石英晶體經(jīng)精密切割磨削并鍍上電極焊上引線做成。這種晶體有一個很重要的特性,如果給它通電,它就會產(chǎn)生機械振蕩,反之,如果給它機械力,它又會產(chǎn)生電,這種特性叫機電效應(yīng)。它們有一個很重要的特點,其振蕩頻率與它們的形狀,材料,切割方向等密切相關(guān)。由于石英晶體化學(xué)性能非常穩(wěn)定,熱膨脹系數(shù)非常小,其振蕩頻率也非常穩(wěn)定,由于控制幾何尺寸可以做到很精密,因此,其諧振頻率也很準(zhǔn)確。
晶體
1.2晶振(oscillator)
有的RD也稱其為晶振,一般有四個腳,是有方向的,有電源、地和時鐘輸出引腳,內(nèi)部有晶體和振蕩電路,不需要輸入輸入信號源,直接可產(chǎn)生頻率。出廠時頻率已校準(zhǔn)。特點:應(yīng)用方便、頻率穩(wěn)定、電磁輻射少。但價格比晶體貴些。石英晶體振蕩器簡稱晶振,一般是由石英晶體元件、IC和阻容及外殼組成有源功能組件,加電即可輸出穩(wěn)定頻率信號。對晶振一般為4腳(引出端),都有方向性,樣本或說明書中有標(biāo)注。
晶振
2.應(yīng)用范圍及用法
(1)無源晶體:無源晶體需要用DSP片內(nèi)的振蕩器,在datasheet上有建議的連接方法。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(jù)起振電路來決定的,同樣的晶體可以適用于多種電壓,可用于多種不同時鐘信號電壓要求的DSP,而且價格通常也較低,因此對于一般的應(yīng)用如果條件許可建議用晶體,這尤其適合于產(chǎn)品線豐富批量大的生產(chǎn)者。
無源晶體相對于晶振而言其缺陷是信號質(zhì)量較差,通常需要精確匹配外圍電路(用于信號匹配的電容、電感、電阻等),更換不同頻率的晶體時周邊配置電路需要做相應(yīng)的調(diào)整。建議采用精度較高的石英晶體,盡可能不要采用精度低的陶瓷警惕。
無源晶體
(2)有源晶振:有源晶振不需要DSP的內(nèi)部振蕩器,信號質(zhì)量好,比較穩(wěn)定,而且連接方式相對簡單(主要是做好電源濾波,通常使用一個電容和電感構(gòu)成的PI型濾波網(wǎng)絡(luò),輸出端用一個小阻值的電阻過濾信號即可),不需要復(fù)雜的配置電路。
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。相對于無源晶體,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。
對于時序要求敏感的應(yīng)用,個人認(rèn)為還是有源的晶振好,因為可以選用比較精密的晶振,甚至是高檔的溫度補償晶振。有些DSP內(nèi)部沒有起振電路,只能使用有源的晶振,如TI的6000系列等。有源晶振相比于無源晶體通常體積較大,但現(xiàn)在許多有源晶振是表貼的,體積和晶體相當(dāng),有的甚至比許多晶體還要小。
有源晶振
3.注意事項
(1)需要倍頻的DSP需要配置好PLL周邊配置電路,主要是隔離和濾波;
(2)時鐘信號走線長度盡可能短,線寬盡可能大,與其它印制線間距盡可能大,緊靠器件布局布線,必要時可以走內(nèi)層,以及用地線包圍;
(3)20MHz以下的晶體晶振基本上都是基頻的器件,穩(wěn)定度好,20MHz以上的大多是諧波的(如3次諧波、5次諧波等等),穩(wěn)定度差,因此強烈建議使用低頻的器件,畢竟倍頻用的PLL電路需要的周邊配置主要是電容、電阻、電感,其穩(wěn)定度和價格方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于晶體晶振器件;
(4)通過背板從外部引入時鐘信號時有特殊的設(shè)計要求,需要詳細(xì)參考相關(guān)的資料。此外還要做一些說明:總體來說晶振的穩(wěn)定度等方面好于晶體,尤其是精密測量等領(lǐng)域,絕大多數(shù)用的都是高檔的晶振,這樣就可以把各種補償技術(shù)集成在一起,減少了設(shè)計的復(fù)雜性。
特殊領(lǐng)域的應(yīng)用如果找不到合適的晶振,也就是說設(shè)計的復(fù)雜性超出了市場上成品晶振水平,就必須自己設(shè)計了,這種情況下就要選用晶體了,不過這些晶體肯定不是市場上的普通晶體,而是特殊的高端晶體,如紅寶石晶體等等。更高要求的領(lǐng)域情況更特殊。
4.區(qū)分
晶體通常為兩腳和四腳晶振,以2520晶振,3225晶振,5032晶振等一類晶振而言,它們都擁有兩腳或者四腳的封裝,晶振為四腳或者四腳以上的,這里可以肯定的一點,兩腳的一定為晶體。那當(dāng)遇到都是四腳的貼片晶振,如何區(qū)分晶體和晶振呢?如果晶體或者晶振在電路板上,我們只需觀察晶振的外部電路是否有其它元器件的連接,如若無,則為晶振(有源晶振)。如果用肉眼觀察,簡單而有力的一點則是觀察晶振的厚度,一般的晶體厚度均在0.45mm左右,而由于晶振技術(shù)內(nèi)置起振芯片,因此晶振的厚度要比晶體高。
本文總結(jié)了晶振與晶體的基本介紹、應(yīng)用范圍及用法、注意事項和區(qū)分。在選用時,要根據(jù)你所用的IC的具體要求,來選:只能用外部時鐘,則選鐘振,或用晶振+反相器+電容來組成振蕩器,按價錢和方便來取;若可用外部時鐘,也可用晶振,那就用晶振,;若只能用晶振,就選晶振。
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