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晶体波形与哪些石英晶振参数有关及它的输出方式

返回列表 来源:冠杰电子 浏览:- 发布日期:2018-01-24 13:55:03【

晶振最主要的工作方式就是靠里面的石英晶体片产生振动,天然的石英水晶经过切片加工打磨形成晶体片,再利用AT切或BT切技术产生频点,最后依靠先进的技术封装就成了一颗完美的压电晶体器件。那晶振波形是指什么呢?为什么会有晶振波形?其实本身水晶片就有波形输出,只不过没经过加工不怎么明显。

晶振波形大部分朋友可能并不了解,我们晶振厂家在出厂检测时会有一项波形输出检测,当然这种能显示出波形的检测仪器都是一些专业的石英晶振仪器,一般都是比较大的生产厂家才会有,因此很多朋友不知道或者没见过都不足为奇。那晶振波形到底有什么意义呢,和晶振功能性能有什么直接关系吗?

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其实在晶振众多参数中最影响波形变化的就是负载电容值和频率,波形负载是晶振非常重要参数指标,如果选择使用不当的话,轻微则出现停振或信号源不正常,重则会损坏整机产品,因此晶振的波形选择和本身负载有很大的关系。频率低的普通晶体一般在12PF值以内,所以波形输出的功率相对小些,但是一些贴片晶振的频率比较高,达到兆级以上的话,负载一般会在20PF左右,这时候晶振本身会产生基频,正弦波峰值会变高,所以在国内很少有晶振厂家做到在正常高频晶振产生基频的时候正弦波现象会正常。深圳市冠杰电子晶振厂家为了攻破这一难关,让工程部的同事远赴国外进行技术交流,虚心学,,终于攻破了这一技术难关,成为广大客户最优质的晶振供应商。

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其实晶振波形也依据晶振分类有不同的晶振波形,石英晶振来说通常是两种分类,石英晶体振荡器和石英晶体谐振器,有时我们也叫它无源晶振和有源晶振。普通的无源晶体即石英晶振在仪器测试的时候是输出的正弦波,石英晶体谐振器只有这一种波形。但有源晶振在仪器测试的时候输出有两种波形现象正弦波或方波,其实石英晶体振荡器本身输出波形也是和无源晶体一样是正弦波频段,只不过区别在于因为有源晶振其内部有整流电路,带有电压性质,所以输出了方波。当然这也是晶振行业的一大技术突破,使得石英晶振可以更好的具有耐高温性和稳定性,而这两种电气特性都是广大客户最为钟爱看重的。

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石英晶振方波主要用于数字通信系统时钟上,用来驱动时纯计数电路或门电路,对方波主要有输出电平、占空比、上升/下降时间、驱动能力等几个指标要求。但是在模拟测试的时候不方便使用,因为方波输出功率大,而且驱动能力强。正弦波主要用于对EMI、频率干扰有特殊要求的电路,主要是这种PCB电路要求输出的谐波成份很小,所以一般客户在测试模拟电路的时候都会选择正弦波来测试,主要的指标有谐波次数和相位噪声,频率输出功率等。下面是晶振波形负载的电路输出几种种类形式,有兴趣的朋友可以具体来了解一下。

A、取代石英晶体谐振器作为振荡电路的输入;

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在很多电子芯片中都可以直接使用石英晶体谐振器做为时钟脉冲产生器,如果要求更高质量的时钟,也会用到晶体振荡器。例如常用的单片机AT89C51,其管脚XTAL1XTAL2本是用来接晶体谐振器的(另外需要2个电容),如果用来接石英晶体振荡器,分析其内部电路可知,XTAL1脚为其内部振荡电路的输入端,输入阻抗很高,放大倍数很大,因此较小的波形就可以使其触发工作(峰峰值100mV~1V),特别适合于准正弦波的驱动。例如正弦波输出的有源晶振也可以对其驱动,但需要在输入端加阻抗匹配电阻,对产品本身的输出也是一种浪费,方波输出的晶振也可以对其驱动,但因方波输出幅度太大,存在过驱动的嫌疑。过驱动的坏处就是会使时钟电路的噪声变大,如果对噪声不敏感,也可以这样用。方波输出的贴片晶振最好接入XTAL2管脚,因为贴片晶振一般常用的都是4脚,接XTAL2管脚是门电路输入和输出的并联,其输入阻抗较低,需要的驱动电平较大(至少要达到TTL电平低电平小于0.4V,高电平大于2.4V的标准),用正弦波或准正弦波需要其带负载时峰峰值达到2V以上才可以,这就说明接石英晶体振荡器时,管脚上的两个电容一般是不需要的。

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B、对EMI、频率干扰有特殊要求的电路;

这种电路要求输出的高次谐波成分很小,因此不管驱动的是什么电路,都以正弦波为最好,方波输出分为TTL电平和CMOS电平,正弦波对频率干扰性是最小的。

C滤波器类的电路的输出;

这种电路一般适用于50欧姆的负载,这是因为这类电路一般需要50欧姆负载作匹配,在射频领域还有75欧姆、300欧姆等特征阻抗,需要时要加以说明。此类的输出波形最适合的为正弦波,正弦波经过长线传输后波形只是幅度有所衰减,这种情况下波形不会发生改变。

D、门电路的输入;

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要驱动门电路,需要讲究高电平、低电平、占空比、上升时间、下降时间等指标,否则难以顺利驱动,因此方波是最适合的波形。门电路也有TTLCMOS门的区分,但目前主流的电路都实现了TTL/CMOS的兼容,作为高阻抗的输入,其输入的电阻成分阻值很大,但具有一定的容性阻抗。例如典型的74HC04与非门的输入阻抗约为3.5PF(有时候晶振输出不止驱动一个门,因此方波负载一般为15PF,这样可以驱动3~4个门,有种高驱动能力的重负载为50PF,可以驱动十几个门)。

E、同轴电缆类的长线输出;

晶振是一种比较敏感的电子元件,所承载的内部参数都非常的主要,在阻抗达到50欧姆以上的时候石英晶振负载电容值会有松动,从而频率会有所漂移。

F、三极管、高速运放电路的输入;

有时候用户为实现整形、放大等目的,用三极管、高速运放对晶振波形进行处理,这种情况下负载阻抗一般不是太重,用正弦波的波形最为合适,只是需要提供负载、波形幅度等参数。

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    【本文标签】: 有源贴片振荡器 SMD石英晶体谐振器
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