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晶体的作用

信息来源: http://crystal-cn.com  时间:2019-5-13 12:33:36 

晶振相关概述

  晶体振荡器,简称晶振,其作用在于产生原始的时钟频率,这个频率经过频率发生器的倍频或分频后就成了电脑中各种不同的总线频率。以声卡为例,要实现对 模拟信号44.1kHz或48kHz的采样,频率发生器就必须提供一个44.1kHz或48kHz的时钟频率。如果需要对这两种音频同时支持的话,声卡就 需要有两颗晶振。但是现在的娱乐级声卡为了降低成本,通常都采用SRC将输出的采样频率固定在48kHz,但是SRC会对音质带来损害,而且现在的娱乐级 声卡都没有很好地解决这个问题。
 石英晶体振荡器
 石英晶体振荡器基本结构及工作原理
 石英晶体振荡器分非温度补偿式晶体振荡器、温度补偿晶体振荡器(TCXO)、电压控制晶体振荡器(VCXO)、恒温控制式晶体振荡器(OCXO)和数 字化/μp补偿式晶体振荡器(DCXO/MCXO)等几种类型。其中,无温度补偿式晶体振荡器是最简单的一种。

  温度补偿晶体振荡器(TCXO): TCXO是通过附加的温度补偿电路使由周围温度变化产生的振荡频率变化量削减的一种石英晶体振荡器。
TCXO中,对石英晶体振子频率温度漂移的补偿方法主要有直接补偿和间接补偿两种类型:
 高精度、低功耗和小型化,是TCXO的研究课题。在小型化与片式化方面,面临不少困难,其中主要的有两点:一是小型化会使石英晶体振子的频率可变 幅度变小,温度补偿更加困难;二是片式封装后在其回流焊接作业中,由于焊接温度远高于TCXO的最大允许温度,会使晶体振子的频率发生变化,若不采限局部 散热降温措施,难以将TCXO的频率变化量控制在±0.5×10-6以下。但是,TCXO的技术水平的提高并没进入到极限,创新的内容和潜力仍较大。
3.TCXO的应用 :石英晶体振荡器的发展及其在无线系统中的应用,由于TCXO具有较高的频率稳定度,而且体积小,在小电流下能够快速启动,其应用领域重点扩展到移动通信系统。
TCXO作为基准振荡器为发送信道提供频率基准,同时作为接收通道的第一级本机振荡器;另一只TCXO作为第2级本机振荡器,将其振荡信号输入到第2 变频器。目前移动电话要求的频率稳定度为0.1~2.5ppm(-30~+75℃),但出于成本上的考虑,通常选用的规格为1.5~2.5ppm。移动电 话用12~20MHz的TCXO代表性产品之一是VC-TCXO-201C1,采用直接补偿方式,外观如图2(b)所示,由日本金石(KSS)公司生产。
 电压控制晶体振荡器(VCXO)
 电压控制晶体振荡器(VCXO),是通过施加外部 控制电压使振荡频率可变或是可以调制的石英晶体振荡器。在典型的VCXO中,通常是通过调谐电压改变变容二极管的电容量来“牵引”石英晶体振子频率的。 VCXO允许频率控制范围比较宽,实际的牵引度范围约为±200ppm甚至更大。
 如果要求VCXO的输出频率比石英晶体振子所能实现的频率还要高,可采用倍频方案。扩展调谐范围的另一个方法是将晶体振荡器的输出信号与VCXO的输出信号混频。与单一的振荡器相比,这种外差式的两个振荡器信号调谐范围有明显扩展。
 恒温控制晶体振荡器(OCXO)
OCXO是利用恒温槽使晶体振荡器或石英晶体振子的温度保持恒定,将由周围温度变化引起的振荡器输出频率变化量削减到最小的晶体振荡器,其内部结构如图 4所示。在OCXO中,有的只将石英晶体振子置于恒温槽中,有的是将石英晶体振子和有关重要元器件置于恒温槽中,还有的将石英晶体振子置于内部的恒温槽 中,而将振荡电路置于外部的恒温槽中进行温度补偿,实行双重恒温槽控制法。利用比例控制的恒温槽能把晶体的温度稳定度提高到5000倍以上,使振荡器频率 稳定度至少保持在1×10-9。OCXO主要用于移动通信基地站、国防、导航、频率计数器、频谱和网络分析仪等设备、仪表中。
OCXO是由恒温槽控制电路和振荡器电路构成的。通常人们是利用热敏电阻“电桥”构成的差动串联放大器,来实现温度控制的。具有自动增益控制(AGC)的(C1app)振荡电路,是目前获得振荡频率高稳定度的比较理想的技术方案。
  有关晶体的正负极
 晶振分为有源晶振和无源晶振。无源晶振只有两个引脚,没有所谓的正负极。有源晶振需要接电源才能工作,一般有四个引脚,其中有两个电源输入引脚,有正负极之分。

电路中的晶振有什么作用?
 电路中的晶振即石英晶体震荡器,晶振是石英振荡器的简称,英文名为Crystal,。
 由于石英晶体震荡器具有非常好的频率稳定性和抗外界干扰的能力,所以,石英晶体震荡器是用来产生基准频率的。通过基准频率来控制电路中的频率的准确性。
 石英晶体震荡器的应用范围是非常广的,它质量等级、频率精度也是差别很大的。通讯系统用的信号发生器的信号源(震荡源),绝大部分也用的是石英晶体震荡器
 它是时钟电路中最重要的部件,它的作用是向显卡、网卡、主板等配件的各部分提供基准频率,它就像个标尺,工作频率不稳定会造成相关设备工作频率不稳定,自 然容易出现问题。由于制造工艺不断提高,现在晶振的频率偏差、温度稳定性、老化率、密封性等重要技术指标都很好,已不容易出现故障,但在选用时仍可留意一 下晶振的质量。

例如某网卡的时钟电路采用了高精度的SKO25MHz的晶振,较可靠保证了数据传输的精确同步性,大大减少了丢包的可能性,并且在线路的设计上尽量 靠近主芯片,使信号走线的长度大大缩短,可靠性进一步增加。而如果采用劣质晶振,这样做虽然可以降低一点网卡成本,但因为频率的准确性问题,极易造成传输 过程中的数据丢包的情况。

晶振还有个作用是在电路产生震荡电流,发出时钟信号.

主板的晶振坏了。 症状表现为不能开机,启动显示器没有反映、黑屏,有时用示波器量测,其波形是正常的,但并不能判断晶振就是好的。

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