无源晶振和有源晶振那些事
出处:互联网 发布于:2012-11-16 11:23:04
无源晶振为crystal(晶体),无源晶振是有2个引脚的无极性元件,需要借助于时钟电路才能产生振荡信号,自身无法振荡起来,所以“无源晶振”这个说法并不准确。无源晶振没有电压的问题,信号电平是可变的,也就是说是根据起振电路来决定的,同样的晶振可以适用于多种电压,可用于多种不同时钟信号电压要求,而且价格通常也较低,因此对于一般的应用如果条件许可建议用晶体,这尤其适合于产品线丰富批量大的生产者。无源晶振相对于晶振而言其缺陷是信号质量较差,通常需要匹配外围电路(用于信号匹配的电容、电感、电阻等),更换不同频率的晶体时周边配置电路需要做相应的调整。使用时建议采用较高的石英晶体,尽可能不要采用低的陶瓷晶体。
单片机的无源晶振(晶体)两旁的电容,是晶体的匹配电容,只有在外部所接电容匹配的条件下,才能近似达到标称频率。一般情况下是30pF左右。
有源晶振则叫做oscillator(振荡器),有源晶振有4只引脚,是一个完整的振荡器,其中除了石英晶体外,还有晶体管和阻容元件,因此体积较大。
有源晶振,信号质量好,比较稳定,而且连接方式相对简单(主要是做好电源滤波),不需要复杂的配置电路。相对于无源晶体,有源晶振的缺陷是其信号电平是固定的,需要选择好合适输出电平,灵活性较差,价格相对较高。对于时序要求敏感的应用,还是有源的晶振好,因为可以选用比较精密的晶振,甚至是的温度补偿晶振。有源晶振相比于无源晶体通常体积较大,但现在许多有源晶振是表贴的,体积和晶体相当,有的甚至比许多晶体还要小。如果要求系统比较稳定,比如MPU CPLD FPGA等则选择有源晶振。
晶振的几点注意事项
1、需要倍频的DSP需要配置好PLL周边配置电路,主要是隔离和滤波;
2、20MHz以下的晶体晶振基本上都是基频的器件,稳定度好,20MHz以上的大多是谐波的(如3次谐波、5次谐波等等),稳定度差,因此强烈建议使用低频的器件,毕竟倍频用的PLL电路需要的周边配置主要是电容、电阻、电感,其稳定度和价格方面远远好于晶体晶振器件;
3、时钟信号走线长度尽可能短,线宽尽可能大,与其它印制线间距尽可能大,紧靠器件布局布线,必要时可以走内层,以及用地线包围;
4、通过背板从外部引入时钟信号时有特殊的设计要求,需要详细参考相关的资料。
此外还要做一些说明:
总体来说晶振的稳定度等方面好于晶体,尤其是精密测量等领域,绝大多数用的都是的晶振,这样就可以把各种补偿技术集成在一起,减少了设计的复杂性。试想,如果采用晶体,然后自己设计波形整形、抗干扰、温度补偿,那样的话设计的复杂性将是什么样的呢?我们这里设计射频电路等对时钟要求高的场合,就是采用高温补晶振的,工业级的要好几百元一个。
特殊领域的应用如果找不到合适的晶振,也就是说设计的复杂性超出了市场上成品晶振水平,就必须自己设计了,这种情况下就要选用晶体了,不过这些晶体肯定不是市场上的普通晶体,而是特殊的高端晶体,如红宝石晶体等等。
无源晶振和有源晶振的优缺点:
无源晶振相对于晶振而言其缺陷是信号质量较差,通常需要匹配外围电路(用于信号匹配的电容、电感、电阻等),更换不同频率的晶体时周边配置电路需要做相应的调整。建议采用较高的石英晶体,尽可能不要采用低的陶瓷警惕。
相对于无源晶振,有源晶振的缺陷是其信号电平是固定的,需要选择好合适输出电平,灵活性较差,而且价格高。对于时序要求敏感的应用,个人认为还是有源的晶振好,因为可以选用比较精密的晶振,甚至是的温度补偿晶振。
更多关于无源晶振的技术资料请参考:https://www.dzsc.com/product/info/6002.html
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