在数字电路中晶振的重要作用

在数字电路中晶振的重要作用

(在智能驾驶中,晶振在为CPU提供时钟信号)

石英晶体谐振器与石英晶体振荡器的合称为晶振,工作原理是利用具有压电效应的石英晶体制造而成。利用该工作原理,晶振就可取代LC(线圈和电容)谐振回路,滤波器等器件。晶振具有高稳定性、高精度、体积小等优势,被广泛应用于绝大多数数码电子产品之中。一旦晶振的作用失效,任何相关程序将无法顺利运行。可以说,晶振的作用在数字电路中万万不可小窥。

按照制造材料,晶振可分为石英晶振与陶瓷晶振两种。与陶瓷晶振相比,石英晶振具备更高精度等特点,因此以下主要讲石英晶振。

石英晶振在石英钟表中是不可或缺的核心元件,其最大优势是走时精准、低功耗及经久耐用。其频率精度及电路匹配决定了电子钟表走时的精准度。

目前,晶振作为除实时时钟(RTC)之外的时钟信号源,被更加广泛应用于数码电子产品之中,晶振的作用就是为MCU提供精准的时序信号指导,以便完成MCU各种复杂程序的实现,即我们在实际应用中的功能实现,比如网络通讯、无线数据传输、远程控制、全球定位等。

石英晶振主要参数:

频率(Frequency)

如果PCBA上的芯片设计方案已经确定,则必须选择与之相配的频率晶振,否则将导致系统不工作。

频差范围(Frequency Tolerance)

确认电子产品对晶振输出频率精度的要求。晶振的频差范围一般在±10PPM~±30PPM。电子产品若对晶振频率有高要求,建议选择±10PPM及以上晶振产品,如蓝牙,WIFI设备。

体积及尺寸 (Size)

一般情况下,晶振体积越大,功耗也会越大。目前常见晶振封装尺寸已经趋于小型化、贴片化及低功耗化,主流尺寸为3225、2520及2016。

负载电容(CL)

一般提及负载电容指的就是无源晶振,要根据芯片方案所需晶振负载,选择对应负载电容参数的晶振。常见负载电容为6PF、9PF、12PF、20PF。负载越小,晶振功耗越低。

电阻(R)

晶振的电阻,从原理上,越小越好。在晶振的生产中,包括原材料的选择方面,必须严格遵循制造规范与流程,比如晶片的纯度、导电胶的品质、镀银层的厚度及面积等都会影响到晶振的电阻值。

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