晶振的作用和原理(单片机晶振的作用)

晶振用在什么地方?

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晶振又叫石英晶体振荡器,在它之前的电子类产品的频率源采用的并不是晶振,而是LC或RC元器件。但是LC和RC振荡器的频率稳定度只仅仅能达到10^-2~10^-3,就算用了稳频方法,也很难做到比10^-4稳频的稳定度,因此很难满足行业要求。

石英晶体的物理特性

它是一种各向异性的二氧化硅晶体,熔点高达1750℃,密度为2.65g/cm^3,莫氏硬度为7,可人工制造。

石英晶体的压电效应

石英晶体具有正逆压电效应,石英晶体谐振器就是采用了石英晶体的正压电效应。

石英晶体正逆压电效应的原理

沿一定的方向对某电介质施加外力,电介质会发生形变,导致内部发生极化,同时正负电荷分别出现在电介质相对表面上,当释放施加外力后,电介质又恢复到原来不带电的情形,这就是石英晶体的正压电效应。当外部施加外力方向发生变化后,正负电荷极性会发生反转,当将电场加载到沿着电介质极化方向上,电介质形状发生改变,当加载电场卸载后,电介质又恢复到以前的情形,这就是逆压电效应。

晶振的主振电路

主振电路把直流电能转成交流电能,而交流电的频率是由晶振决定的。振荡电路通常情况是反馈电路,因此按照晶振电路的作用又分串联振荡型电路和并联振荡型电路。串联振荡型电路中的晶振放置于放大网络与反馈网络之间,起到选频作用。并联振荡电型路中的晶振放置于反馈网络中,当做振荡电路的一个电抗元件和电路中的其它元件一起参与振荡输出工作频率信号。

现在几乎所有的电子类产品的频率源都不用LC与RC元器件了,于是晶振代替了LC与RC元器件的作用,所以说晶振用在几乎所有的电子类产品的频率源采用当中。

移动电子设备:智能手机、ipad、移动pos机、笔记本电脑、照相机、摄像机、耳机、音响等。

医疗设备:x射线诊断设备、超声诊断设备、功能检查设备、内窥镜检查设备、核医学设备、实验诊断设备及病理诊断装备等。

通讯网络:通信网络通常分有线和无线通信。有线通信涵盖的技术领域包括:光输网络、数据处理、连接功能等。无线网络涵盖的技术领域通包括基带、连接口、无线电等。

不同频率的晶振都应用在什么地方的?

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晶振在电子电路中用的是非常多的,其名称叫晶体谐振器,在电路中能够充当的角色也各有不同,比如我们在一些单片机电路中、在电脑主板中也可以见到不止一种频率的晶振、在彩色电视机遥控器中也能见到它们的踪影。我们发现这些晶振其外形几乎差不多,但其外表所标识的频率是各不相同的。下面我们盘点一下不同频率的晶振所应用的场合。

在微处理器芯片中常用作时钟振荡电路

以我们最为熟悉的单片机电路中就常常用到6MHZ、11.0592MHZ、12MHZ等几种晶振电路,比如这种晶振与微处理器芯片一起使用的时候,芯片内部的振荡器与晶振的两个引脚对接便会产生与晶体所标识的晶振一致的时钟信号。这些频率的信号经过分频后可以协调芯片内部的各部分的工作。

我们会发现有的单片机芯片旁边会用到带有小数的晶振,比如用到了11.0592MHZ的晶振,这主要是为了方便单片机在进行通信时计算波特率而设置的,这样设置11.0592MHZ便于减小通讯误差,提高通讯的正确率。比如我们要用115200波特率进行通信,当我们用11.0592MH时便会得出96的整数,若用12MHZ晶振就得出了10.41这样的小数,会带来很大的误差,这就是为什么有的晶振频率不是整数的原因。

在电脑主板中所用的晶振

比如在电脑主板中有各种功能的电路,像实时时钟电路、音频电路、网络电路、系统时钟电路等,在这些电路中就需要各种晶振,比如实时时钟电路需要用到32.768KHZ的晶振、音频电路需要24.5MHZ的晶振、网络电路需要25MHZ的晶振、系统时钟电路需要14.318MHZ等,在这些晶振中有的是整数而有的又是小数。这样做的目的主要是根据电路的需要通过分频得到所需要的振荡周期,进一步得到精确的时间。我们可以把晶振比作像弹钢琴时所用的节拍器,只有在节拍器的协调下才能更好的弹出优美的曲子。那么晶振与芯片共同组合通过分频为整个系统提供给提供不同的时钟频率。

在其它电子产品中的应用

晶振在其它电子产品中应用都很多,特别是通信类电子产品,比如对讲机电路中、彩电电路板中、电子手表中,影碟机电路中等等,可以这样说只要有需要时钟电路其晶振是必不可少的晶体谐振元件。

以上就是我对这个问题的看法,欢迎朋友们参与讨论这个话题,敬请关注电子及工控技术。

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