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1、晶體振盪器介紹及應用2013/5/22系統開發二部Light1Agenda1、晶振簡單介紹2、晶振工作原理3、晶振的參數介紹4、晶振的測試方法5、晶振失效的可能原因6、晶振線路線路設計相關7、晶振layout需注意的地方8、相關案例2晶振簡單介紹定義：一種能夠產生系統所需的參考頻率的振盪器。石英晶體振盪器是利用石英晶體（二氧化矽的結晶體，地殼中含14%，天然純度不高，一般都為人工合成）的壓電效應製成的一種諧振器件。結構：它的基本構成大致是從一塊六角椎體的石英晶體上按一定方位角切下薄片(簡稱為晶片，它
2、可以是正方形、矩形或圓形等)，在它的兩個對應面上塗敷銀層作為電極，在每個電極上各焊一根引線接到管腳上，再加上封裝外殼就構成了石英晶體諧振器，簡稱晶振。其產品一般用金屬外殼封裝，也有用玻璃殼、陶瓷或塑膠封裝的.為了防止Ag電極被氧化,一般在封裝時充N2.3人工合成後機器製作出來的形狀晶振簡單介紹4晶振簡單介紹符號和等效電路：晶振的用途1．通用晶體振盪器，用於各種電路中，產生振盪頻率.2．時鐘脈衝用石英晶體諧振器，與其它元件配合產生標準脈衝信號，廣泛用於數字電路中(如液晶顯示的行頻Gate控制).3．微
3、處理器用石英晶體諧振器.4.許多高性能的石英晶振主要應用於通信網路、無線資料傳輸、高速數位資料傳輸等.5．鐘錶用石英晶體振盪器，其頻率精度決定了電子鐘表的走時精度，如果走時不准，只要經過耐心的反復試驗，就可以調整走時精度.5當晶體不振動時，可把它看成一個平板電容器,稱為靜電電容,它的大小與晶片的幾何尺寸、電極面積有關，一般約幾個PF到幾十PF.當晶體振盪時，機械振動的慣性可用電感L來等效,一般L的值為幾十mH到幾百mH.晶振簡單介紹6晶振的外觀優點：ａ、穩定性好，變化小ｂ、準確性好，精度高ｃ、低功耗
4、，激勵功率小ｄ、固定性晶片本身的諧振頻率基本上只與晶片的切割方式、幾何形狀、尺寸有關,而且可以做得精確,因此利用石英諧振器組成的振盪電路可獲得很高的頻率穩定度.晶振的工作原理1、壓電效應若在石英晶體的兩個電極上加一電場,晶片就會產生機械變形,反之,若在晶片的兩側施加機械壓力,則在晶片相應的方向上將產生電場,這種物理現象稱為壓電效應,也就是說,壓電效應能使壓電晶體的機械特性和電路信號之間相互轉化，如果在晶片的兩極上加交變電壓,晶片就會產生機械振動,同時晶片的機械振動又會產生交變電場。在一般情況下,晶片
5、機械振動的振幅和交變電場的振幅非常微小,但當外加交變電壓的頻率為某一特定值時，振幅明顯加大，比其他頻率下的振幅大得多,這種現象稱為壓電諧振，它與LC回路的諧振現象十分相似.它的諧振頻率與晶片的切割方式、幾何形狀、尺寸等有關.7晶振的工作原理2、諧振頻率從石英晶體諧振器的等效電路可知,它有兩個諧振頻率:(1)當L、C、R支路發生串聯諧振時,它的等效阻抗最小,串聯揩振頻率用fs表示,石英晶體對於串聯揩振頻率fs呈純阻性.(2)當頻率高於fs時L、C、R支路呈感性,可與電容C0發生並聯諧振,其並聯頻率用f
6、a表示.根據石英晶體的等效電路,可定性畫出它的電抗—頻率特性曲線如下圖所示.可見當頻率低於串聯諧振頻率fs或者頻率高於並聯揩振頻率fd時,石英晶體呈容性.僅在fs＜f＜fa極窄的範圍內,石英晶體呈感性.當ωＬ=１/ωＣ時,即串聯諧振,當ωＬ＞１/ωＣ時,即晶振頻率＞ｆs,發生並聯諧振,我們經常用到的晶振就是工作在這個區域(fs＜f＜fa).8晶振的工作原理93.起振條件：a、輸入輸出相位差為360度（或者360n，n∈
7、Z
8、）連接晶振的晶片端內部是一個線性運算放大器，將輸入進行反向180度輸出，晶振
9、處的負載電容電阻組成的網路提供另外180度的相移，整個環路的相移360度，滿足振盪的相位條件，同時還要求閉環增益大於等於1，晶體才正常工作。b、閉環增益大於1（引入了負反饋）晶振的參數介紹晶振的參數以下我以CoremainchipstbyCLK模塊的晶振X9001（TXC_48MHZ)為例,逐一介紹：10晶振的參數介紹1.標稱頻率（F0）：48.000MHz該頻率特指晶體技術條件中規定的頻率,表示為MHz或KHz.2.振動模式：AT-基頻一般有彎曲、伸縮、面切變、厚度切變，對於1M以上的小型晶體主要
10、是厚度切變,常見的有AT切,BT切,CT切,DT切,FT切,XT切,YT切,它是以光軸(Z軸)為參考而命名,不同的切割方式諧振頻率也會不一樣，即使切割出來一樣的頻率，靜電容也不一樣（BT比AT小).由此分為基頻和泛音(3th/5th/7th…).常用的晶體諧振器主要是AT切和BT切,由於在技術上AT切的溫度頻差容易控制,故對於溫度頻差要求較嚴格的晶體多用AT切.fundamental<54MHZ,3th/5th/7th:基頻的3、5、7倍.AT-Cut:切割角度:35
