晶振是晶體振蕩器的簡稱，也稱有源晶振，晶振是一種非常穩(wěn)定和精確的振蕩器。晶振用于在電子電路中提供頻率參考已有近一百年的歷史。20世紀 40 年代，由于第二次世界大戰(zhàn)期間對可靠的無線通信的突發(fā)需求，晶振制造實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。晶振能夠產(chǎn)生中央處理器執(zhí)行指令所必須的時鐘頻率信號，CPU一切指令的執(zhí)行都是建立在這個基礎(chǔ)上的，時鐘信號頻率越高，通常CPU的運行速度也就越快。只要是包含CPU的電子產(chǎn)品，都至少包含一個時鐘源，就算外面看不到實際的振蕩電路，也是在芯片內(nèi)部被集成，晶振被稱為電路系統(tǒng)的心臟。晶振作為電子元器件重要的元器件之一，對于它的原理，結(jié)構(gòu)，材質(zhì)，參數(shù)，應(yīng)用你又知道多少？接下來本文就對此展開詳細介紹。

晶振的原理

        晶振的原理是在石英晶體的兩個電極上加一電場，晶片就會產(chǎn)生機械變形。反之，若在晶片的兩側(cè)施加機械壓力，則在晶片相應(yīng)的方向上將產(chǎn)生電場，這種物理現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。如果在晶片的兩極上加交變電壓，晶片就會產(chǎn)生機械振動，同時晶片的機械振動又會產(chǎn)生交變電場。在一般情況下，晶片機械振動的振幅和交變電場的振幅非常微小，但當(dāng)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(xiàn)象稱為壓電諧振，它與LC回路的諧振現(xiàn)象十分相似。晶振的諧振頻率與晶片的切割方式、幾何形狀、尺寸等有關(guān)。

晶振的作用

        為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號，通常一個系統(tǒng)共用一個晶振，便于各部分保持同步，有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過電子調(diào)整頻率的方法保持同步。

晶振的結(jié)構(gòu)

        晶體的基本構(gòu)成大致是：從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片，在它的兩個對應(yīng)面上涂敷銀層作為電極，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(gòu)成了晶體振蕩器。

晶振的封裝材質(zhì)

        外殼、晶片、支架、電極板、引線、IC(僅晶體振蕩器有)等組成。外殼材料有金屬、玻璃、膠木、塑料等，外形有圓柱形、管形、長方形、正方形等多種。

晶振的主要參數(shù)

晶振的工作電壓： 電壓以伏特為單位，是振蕩器所需要的輸入電源。電源電壓通過VDD/Supply Voltage引腳供電。一般電壓有1.8V/2.5V/3.3V. 差分晶振的電壓一般為2.5V/3.3V。

晶振工作溫度: 在一定溫度變化范圍內(nèi)的頻率變化量，常用ppm表示，保證晶體的輸出頻率以及各種性能都符合指標的工作溫度范圍。

晶振頻率范圍: 在頻率范圍內(nèi)選擇晶體輸出頻率的標稱值。32.768KHz晶體為音叉，MHz為AT切割晶片。

晶振的輸出波形：有正弦波（負載50歐姆或1k歐姆）； 方波（N個TTL負載或N個PF電容）；準正弦波（10K歐姆并聯(lián)10PF電容）。

晶振負載電容: 晶體的頻率會根據(jù)串聯(lián)的電容電抗而改變。在串聯(lián)諧振型電路中，不需要負載電容。

晶振調(diào)整頻差: 常溫25℃下，一定的負載電容的晶體頻率公差，加工誤差。一般頻差調(diào)整為±5ppm ~ ±30ppm。

晶振主要類型的抖動: 總抖動=隨機抖動+確定性抖動；確定性抖動在幅度上是有界的，可預(yù)測，信號上升和下降時會導(dǎo)致數(shù)據(jù)幅度不規(guī)則，邏輯電平可能會不規(guī)則。隨機抖動是無界的，不可預(yù)測，通常由熱噪聲引起。如果幅度足夠大，會導(dǎo)致隨機時序誤差或者抖動。

晶振的應(yīng)用

消費電子：鼠標、電腦、手提電腦、照相機、攝像機、耳機、音響等。

智能家居：DVD、投影儀、收錄機、遙控器、電視機、空調(diào)、冰箱、洗衣機等。

網(wǎng)絡(luò)通信：5G設(shè)備無線模塊、服務(wù)器、WIFI6設(shè)備、網(wǎng)卡、光端機、機頂盒等。

安防設(shè)備：監(jiān)控設(shè)備、攝像頭、報警器、NFC設(shè)備、可視對講機、紅外探測器等。

汽車電子：汽車GPS導(dǎo)航、胎壓監(jiān)測、行車記錄儀、汽車導(dǎo)航、倒車雷達等。