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[嵌入式]晶振 Crystal

  • 作用
    为CPU提供时钟频率,CPU可按照该频率作为时间基准执行指令
  • 特点
    稳定性极高,品质因数极高

【 1. 结构 】

  • 引脚附近的 绝缘体 放置引脚和金属外壳短路。
  • 当给 覆银层 施加电压后,两个银层之间会形成电场。
  • 石英晶体 是整个晶振的核心,是按照一定方位从二氧化硅上切下来的薄片,形状为矩形或圆形。
    在这里插入图片描述

【 2. 原理 】

  • 晶振产生稳定频率的原因:
    当给晶振施加电压时,石英晶体就会因为压电效应产生机械形变,形变之后又因为逆压电效应产生电压,以此往复。不停地给石英晶体施加 交变的电压 ,即可产生稳定的振动频率。
    • 正压电效应:当对压电材料施以物理压力时,材料体内之电偶极矩会因压缩而变短,此时压电材料为抵抗这变化会在材料相对的表面上产生等量正负电荷,以保持原状。正压电效应实质上是机械能转化为电能的过程。
    • 逆压电效应︰当在压电材料表面施加电场(电压),因电场作用时电偶极矩会被拉长,压电材料为抵抗变化,会沿电场方向伸长。逆压电效应实质上是电能转化为机械能的过程。在这里插入图片描述

需要给晶振交变的电压,CPU的时钟源头来自晶振,那又有谁负责给晶振交变的电压呢?
----皮尔斯振荡电路!
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  • 利用电路内部噪声,当反相器刚上电时,放大了各种频率的噪声信号,这个信号传给晶振,而晶振只允许频率等于谐振频率的信号通过,相当于一个滤波器,谐振信号的频率被反馈到了输入端,又一次被放大,以此往复,即可产生稳定频率。
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【 3. 等效电路 】

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晶振就是工作在串联谐振或者并联谐振的情况下,当输入信号的频率=谐振频率时,可以将LC串联阻抗视为0,此时称为串联谐振。
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  • 可否用谐振电路替换晶振? 不可以,因为晶振的品质因数远大于谐振电路的品质因数(品质因数体现了对有用频率的选择性,对无用频率的抑制性)
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【 4. 有源晶振 】

把芯片和晶振封装到了一个壳子里,本身就是一个振荡器,给其通电后,即可发出频率。
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加:2022-02-26 11:46:32  更:2022-02-26 11:49:20 
 
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