晶(jing)振(zhen)，在(zai)板(ban)子(zi)上(shang)看(kan)上(shang)去(qu)一(yi)個(ge)不(bu)起(qi)眼(yan)的(de)小(xiao)器(qi)件(jian)，但(dan)是(shi)在(zai)數(shu)字(zi)電(dian)路(lu)裏(li)
，就(jiu)像(xiang)是(shi)整(zheng)個(ge)電(dian)路(lu)的(de)心(xin)髒(zang)。數(shu)字(zi)電(dian)路(lu)的(de)所(suo)有(you)工(gong)作(zuo)都(dou)離(li)不(bu)開(kai)時(shi)鍾(zhong)，晶(jing)振(zhen)的(de)好(hao)壞(huai)，晶(jing)振(zhen)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)的(de)好(hao)壞(huai)，會(hui)影(ying)響(xiang)到(dao)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)。所(suo)以(yi)更(geng)多(duo)的(de)了(le)解(jie)晶(jing)振(zhen)，選(xuan)擇(ze)好(hao)係(xi)統(tong)使(shi)用(yong)的(de)晶(jing)振(zhen)，對(dui)數(shu)字(zi)電(dian)路(lu)來(lai)說(shuo)是(shi)決(jue)定(ding)成(cheng)敗(bai)的(de)第(di)一(yi)步(bu)。

 

我wo們men目mu前qian常chang說shuo的de晶jing振zhen都dou是shi石shi英ying晶jing體ti振zhen蕩dang器qi或huo者zhe石shi英ying晶jing體ti諧xie振zhen器qi的de簡jian稱cheng。他ta們men都dou是shi利li用yong石shi英ying晶jing體ti的de壓ya電dian效xiao應ying製zhi作zuo而er成cheng。在zai石shi英ying晶jing體ti的de兩liang個ge電dian極ji上shang施shi加jia電dian場chang會hui使shi晶jing體ti產chan生sheng機ji械xie變bian形xing
，反fan之zhi，如ru果guo在zai晶jing體ti兩liang側ce施shi加jia機ji械xie壓ya力li就jiu會hui在zai晶jing體ti上shang產chan生sheng電dian場chang。並bing且qie
，這zhe兩liang種zhong現xian象xiang是shi可ke逆ni的de。利li用yong這zhe種zhong特te性xing，在zai晶jing體ti的de兩liang側ce施shi加jia交jiao變bian電dian壓ya，晶jing片pian就jiu會hui產chan生sheng機ji械xie振zhen動dong，同tong時shi產chan生sheng交jiao變bian電dian場chang。這zhe種zhong震zhen動dong和he電dian場chang一yi般ban都dou很hen小xiao
，但dan是shi在zai某mou個ge特te定ding頻pin率lv下xia，振zhen幅fu會hui明ming顯xian加jia大da
，這zhe就jiu是shi壓ya電dian諧xie振zhen，和he我wo們men常chang見jian到dao的deLC回路諧振有些類似。下圖是晶振的電氣等效電路和電抗頻率特性曲線圖：

 

 

從圖中可以看出
，當LCR這個支路發生串聯諧振的時候，其串聯諧振頻率為fs
，其計算公式和普通的串聯諧振計算公式一樣：

 

 

當頻率繼續提高，高於fs時，LCR支路呈感性，這樣和C0產生並聯諧振，並聯諧振頻率fp
，其計算公式為：

 

 

其中由於晶振的特性，C遠小於C0，所以fp和fs的(de)值(zhi)非(fei)常(chang)接(jie)近(jin)。通(tong)過(guo)電(dian)抗(kang)頻(pin)率(lv)特(te)性(xing)曲(qu)線(xian)圖(tu)可(ke)以(yi)看(kan)出(chu)來(lai)
，在(zai)這(zhe)個(ge)狹(xia)窄(zhai)的(de)頻(pin)率(lv)範(fan)圍(wei)內(nei)，晶(jing)振(zhen)整(zheng)體(ti)表(biao)現(xian)出(chu)感(gan)性(xing)，這(zhe)樣(yang)隻(zhi)需(xu)要(yao)在(zai)晶(jing)振(zhen)外(wai)部(bu)並(bing)聯(lian)合(he)適(shi)的(de)電(dian)容(rong)
，就(jiu)可(ke)以(yi)組(zu)成(cheng)並(bing)聯(lian)諧(xie)振(zhen)電(dian)路(lu)。然(ran)後(hou)把(ba)這(zhe)個(ge)並(bing)聯(lian)諧(xie)振(zhen)電(dian)路(lu)加(jia)到(dao)負(fu)反(fan)饋(kui)電(dian)路(lu)中(zhong)就(jiu)可(ke)以(yi)構(gou)成(cheng)正(zheng)弦(xian)波(bo)振(zhen)蕩(dang)電(dian)路(lu)。這(zhe)個(ge)合(he)適(shi)的(de)電(dian)容(rong)就(jiu)是(shi)晶(jing)振(zhen)的(de)負(fu)載(zai)電(dian)容(rong)。

 

 

上圖就是一個常見的晶振振蕩電路，晶振和C1
、C2組成並聯諧振回路，接到芯片的管腳上，芯片內部的反相放大器和Rf組成負反饋回路，R1用來限製流入晶振的電流。有些芯片會把Rf和R1集(ji)成(cheng)到(dao)器(qi)件(jian)中(zhong)，這(zhe)樣(yang)就(jiu)降(jiang)低(di)了(le)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)的(de)難(nan)度(du)。，並(bing)且(qie)保(bao)證(zheng)了(le)係(xi)統(tong)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)。晶(jing)振(zhen)的(de)重(zhong)要(yao)參(can)數(shu)就(jiu)是(shi)負(fu)載(zai)電(dian)容(rong)，選(xuan)擇(ze)與(yu)負(fu)載(zai)電(dian)容(rong)相(xiang)等(deng)的(de)電(dian)容(rong)並(bing)聯(lian)，能(neng)保(bao)證(zheng)晶(jing)振(zhen)工(gong)作(zuo)在(zai)額(e)定(ding)頻(pin)率(lv)。假(jia)如(ru)晶(jing)振(zhen)的(de)負(fu)載(zai)電(dian)容(rong)是(shi)15pf，那麼C1
、C2我們可以選擇30pf
，考慮到芯片管腳電容和PCB走線電容的影響，這個取值也可以適當減小，27pf，22pf一般也能正常工作。在滿足起震要求的情況下
，C1、C2可以選擇的盡量小，這樣可以加快晶振的起震時間。需要注意的是，有些晶振廠商會直接提供C1
、C2的推薦值，而不是給出負載電容，所以在實際使用的時候還是要根據使用的具體型號去和廠家確認。

 

晶(jing)振(zhen)除(chu)了(le)壓(ya)電(dian)效(xiao)應(ying)以(yi)外(wai)，還(hai)有(you)一(yi)個(ge)不(bu)能(neng)被(bei)忽(hu)略(lve)的(de)特(te)性(xing)，就(jiu)是(shi)溫(wen)漂(piao)。晶(jing)振(zhen)的(de)振(zhen)蕩(dang)頻(pin)率(lv)會(hui)隨(sui)著(zhe)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)的(de)變(bian)化(hua)發(fa)生(sheng)微(wei)小(xiao)的(de)偏(pian)移(yi)，這(zhe)是(shi)晶(jing)振(zhen)固(gu)有(you)的(de)特(te)性(xing)。正(zheng)是(shi)由(you)於(yu)溫(wen)漂(piao)的(de)存(cun)在(zai)
，普(pu)通(tong)晶(jing)振(zhen)的(de)精(jing)度(du)很(hen)難(nan)做(zuo)的(de)很(hen)高(gao)，常(chang)見(jian)的(de)晶(jing)振(zhen)精(jing)度(du)多(duo)為(wei)40ppm，20ppm，很難做到10ppm以(yi)下(xia)。這(zhe)種(zhong)精(jing)度(du)在(zai)一(yi)些(xie)對(dui)晶(jing)振(zhen)精(jing)度(du)要(yao)求(qiu)不(bu)高(gao)的(de)場(chang)合(he)
，如(ru)微(wei)處(chu)理(li)器(qi)的(de)時(shi)鍾(zhong)輸(shu)入(ru)等(deng)

，完(wan)全(quan)能(neng)夠(gou)滿(man)足(zu)需(xu)求(qiu)。但(dan)是(shi)在(zai)無(wu)線(xian)通(tong)信(xin)

，蜂(feng)窩(wo)應(ying)用(yong)，廣(guang)播(bo)電(dian)視(shi)等(deng)應(ying)用(yong)領(ling)域(yu)，需(xu)要(yao)時(shi)鍾(zhong)精(jing)確(que)同(tong)步(bu)，普(pu)通(tong)晶(jing)振(zhen)就(jiu)很(hen)難(nan)滿(man)足(zu)係(xi)統(tong)需(xu)求(qiu)了(le)。為(wei)了(le)解(jie)決(jue)溫(wen)漂(piao)帶(dai)來(lai)的(de)影(ying)響(xiang)，係(xi)統(tong)就(jiu)要(yao)選(xuan)擇(ze)精(jing)度(du)更(geng)高(gao)的(de)溫(wen)補(bu)晶(jing)振(zhen)或(huo)者(zhe)恒(heng)溫(wen)晶(jing)振(zhen)。溫(wen)補(bu)晶(jing)振(zhen)是(shi)通(tong)過(guo)感(gan)應(ying)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)
，然(ran)後(hou)將(jiang)溫(wen)度(du)信(xin)息(xi)轉(zhuan)換(huan)成(cheng)控(kong)製(zhi)量(liang)控(kong)製(zhi)晶(jing)振(zhen)的(de)輸(shu)出(chu)頻(pin)率(lv)。現(xian)在(zai)的(de)溫(wen)補(bu)晶(jing)振(zhen)多(duo)采(cai)用(yong)數(shu)字(zi)化(hua)技(ji)術(shu)，能(neng)夠(gou)達(da)到(dao)更(geng)精(jing)確(que)的(de)控(kong)製(zhi)。而(er)恒(heng)溫(wen)晶(jing)振(zhen)更(geng)進(jin)一(yi)步(bu)
，將(jiang)晶(jing)體(ti)置(zhi)於(yu)恒(heng)溫(wen)槽(cao)內(nei)，通(tong)過(guo)設(she)置(zhi)恒(heng)溫(wen)工(gong)作(zuo)點(dian)
，使(shi)恒(heng)溫(wen)槽(cao)保(bao)持(chi)一(yi)個(ge)恒(heng)溫(wen)的(de)狀(zhuang)態(tai)
，晶(jing)體(ti)在(zai)恒(heng)溫(wen)槽(cao)內(nei)就(jiu)可(ke)以(yi)不(bu)受(shou)外(wai)界(jie)溫(wen)度(du)的(de)影(ying)響(xiang)
，大(da)大(da)提(ti)高(gao)晶(jing)振(zhen)輸(shu)出(chu)頻(pin)率(lv)的(de)穩(wen)定(ding)度(du)。溫(wen)補(bu)晶(jing)振(zhen)和(he)恒(heng)溫(wen)晶(jing)振(zhen)的(de)輸(shu)出(chu)精(jing)度(du)都(dou)能(neng)夠(gou)達(da)到(dao)1ppm甚至更高。能夠滿足嚴苛的係統需求。

 

由於晶振在數字電路中的重要性，在使用和設計的時候我們需要小心處理：

 

a. jingzhenneibucunzaishiyingjingti
，suoyizaishoudaowaibuzhuangjihuozhedieluodeshihourongyizaochengshiyingjingtiduanlieposunzaochengjingzhenshixiao。zaishejideshihoujiuyaokaolvjingzhendekekaoanzhuangyijiweizhijinliangbuyaokaojinbanbian，shebeiwaikedengdeng

 

b. 在手工焊接或者機器焊接的時候要注意焊接溫度，晶振對溫度比較敏感，焊接時溫度不能過高，並且加熱時間盡量短。

 

c. shejideshihoujinliangsuoduanjingzhenbufendezouxian
，jingzhenzouxianheqitaxinhaoxianzhijianbaoliujinliangyuandejuli，bingqietuijianjiangjingzhendewaikejiedi，zhexiecuoshidounenggenghaodebimianganrao。

 

d. 謹慎選擇C1、C2的容值。盡量按照廠家提供的推薦值設計。在滿足起震要求的前提下，C1、C2的取值可以盡量小
，能縮短晶振起震時間。

 

e. 注(zhu)意(yi)晶(jing)振(zhen)是(shi)否(fou)被(bei)過(guo)驅(qu)動(dong)，過(guo)驅(qu)動(dong)會(hui)影(ying)響(xiang)晶(jing)振(zhen)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)。如(ru)果(guo)用(yong)示(shi)波(bo)器(qi)測(ce)試(shi)發(fa)現(xian)晶(jing)振(zhen)的(de)輸(shu)出(chu)被(bei)削(xue)波(bo)，波(bo)峰(feng)波(bo)穀(gu)被(bei)削(xue)平(ping)，那(na)麼(me)就(jiu)要(yao)考(kao)慮(lv)晶(jing)振(zhen)是(shi)否(fou)被(bei)過(guo)驅(qu)動(dong)。可(ke)以(yi)適(shi)當(dang)調(tiao)整(zheng)R1限流電阻的阻值。直到輸出完整的正弦波。