19---时钟电路设计

news2025/1/18 10:25:58

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时钟电路设计

晶振是数字电路的心脏，数字电路需要一个稳定的工作时钟信号，时钟电路至关重要！

1、晶振概述

晶振一般指晶体振荡器。晶体振荡器是指从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片（简称为晶片），石英晶体谐振器，简称为石英晶体或晶体、晶振；

而在封装内部添加IC组成振荡电路的晶体元件称为晶体振荡器。其产品一般用金属外壳、玻璃壳、陶瓷或塑料封装。

2、晶振的工作原理

石英晶体振荡器是利用石英晶体的压电效应制成的一种谐振器件，它的基本构成大致是：从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片，在它的两个对应面上涂敷银层作为电极，在每个电极上各焊一根引线接到管脚上，再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器，简称为石英晶体或晶体、晶振。
若在石英晶体的两个电极上加一电场，晶片就会产生机械变形。反之，若在晶片的两侧施加机械压力，则在晶片相应的方向上将产生电场，这种物理现象称为压电效应。

3、晶体振荡器的分类

电脑中的晶体振荡器分为无源晶振和有源晶振两种类型。

无源晶振与有源晶振的英文名称不同，无源晶振为 crystal（晶体），而有源晶振则叫做 oscillator（振荡器）。

晶体是有2个引脚或者4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；有源晶振有4个引脚或者6个引脚，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。

四角的晶振一般有2520贴片晶振，3225贴片晶振，5032贴片晶振。

4、有源晶振

有源晶振分为单线晶振和差分晶振；也可以说是4脚晶振和6脚晶振。

四脚有源晶振通常的用法：一脚悬空，二脚接地，三脚接输出，四脚接电压。

六脚的晶振基本上带一对差分时钟。

5、晶振的参数

1、负载电容值：选择与负载电容值相等的并联电容，就可以得到晶振标称的谐振频率。

2：关键参数，高端晶振可以达到10-9级别。指在规定的工作温度范围内，与标称频率允许的偏差，用PPm（百万分之一）表示。一般来说，稳定度越高或温度范围越宽，价格越高。对于频率稳定度要求±20ppm或以上的应用，可使用普通无补偿的晶体振荡器。对于介于±1至±20ppm的稳定度，应该考虑温补晶振TCXO。对于低于±1ppm的稳定度，应该考虑恒温晶振OCXO。