從PCB電路板上認(rèn)識(shí)了解晶振

在PCB電路板上，有一個(gè)電子元件，如果不注意根本感覺(jué)不到它的存在，這個(gè)元件就是晶振。如果說(shuō)微處理器是電腦板的核心，它就是微處理器的心臟。

晶振的概念

晶振是晶體振蕩器的簡(jiǎn)稱，實(shí)際上通常說(shuō)的晶振也包括晶體諧振器，因?yàn)槠浜诵亩际且粔K石英晶體。

在了解晶振之前，先搞明白諧振與振蕩這兩個(gè)概念。諧振就是一起振的意思，也就是物理學(xué)上的“共振”。振蕩則可以理解為周而復(fù)始的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

石英晶體按要求切割拋光并涂上銀層，再?gòu)你y層上引出兩個(gè)電極并封裝起來(lái)，就是石英晶體諧振器。石英晶體諧振器加上啟振電路就是振蕩器。

晶振的作用

晶振是電路中的時(shí)鐘元件，能為微處理芯片提供穩(wěn)定的時(shí)鐘頻率。晶振的頻率與芯片的反應(yīng)速度密切相關(guān)，晶振的頻率越高，芯片的運(yùn)行速度越快。平常我們說(shuō)的電腦、手機(jī)有點(diǎn)卡，死機(jī)就是晶振頻率跟不上的原故。

晶振的工作原理

晶振是利用石英晶體或陶瓷的壓電效應(yīng)制成的振蕩器。給晶體施加電壓，晶體就會(huì)產(chǎn)生振動(dòng);晶體振動(dòng)反過(guò)來(lái)又會(huì)產(chǎn)生電壓。晶振計(jì)時(shí)這種微觀世界上的東西，微弱的電壓能夠讓它產(chǎn)生變形，簡(jiǎn)直讓人不可思議，但它的計(jì)時(shí)的道理與鐘擺一樣，雖然擺鐘現(xiàn)在也難見(jiàn)到，但是畢竟還是好理解一些。

無(wú)源晶振和有源晶振

晶振的類型

晶體加上電路就成晶振。晶振按使用材料分石英晶振和陶瓷晶振;晶振按封裝材料有金屬、陶瓷或塑料，按引腳也分直插(DIP)和貼片(SMT)。晶振按頻率又分低頻晶振(以KHz計(jì))和高頻晶振(以MHz計(jì))，晶振的頻率越高，耗能越大，但頻率越低，自身體積會(huì)越大。晶振按電路規(guī)模又分為無(wú)源晶振和有源晶振。諧振器(Xtal)是無(wú)源晶振，振蕩器(XO)是有源晶振。振蕩器自帶電壓，無(wú)需外部元件啟振就能自己振蕩。諧振器加上驅(qū)動(dòng)電路就變成了振蕩器。

陶瓷晶振

又稱陶瓷諧振器，是無(wú)源晶振，比石英晶振精度低，一般用于遙控器，玩具等產(chǎn)品。陶瓷晶振我還沒(méi)見(jiàn)到貼片的，陶瓷插腳晶振分2腳和3腳，3腳晶振實(shí)際上是把2腳晶振要配置的2個(gè)電容都封裝在陶瓷內(nèi)了，中間的一個(gè)腳是兩個(gè)電容的公共端，另外兩個(gè)引腳沒(méi)有極性之分，直接與芯片連接。

微波爐電路板上的陶瓷晶振

電視遙控器上的晶振

石英晶振

晶振一般來(lái)說(shuō)指石英晶振，它又分石英晶體諧振器和石英晶體振蕩器。石英晶體諧振器有2腳的，也有4腳的，但沒(méi)有3腳的，2腳晶振兩腳沒(méi)有極性之分。即使是4腳晶振，基本上也都是無(wú)源晶振，實(shí)際上只有2腳有實(shí)際功能，另外2腳只是為了使晶振更牢固地固定在電路板上。4腳以上的晶振一般是石英晶體振蕩器，它具有振蕩功能當(dāng)然也就是有源晶振了。

銀行U盾上的晶振

銀行U盾上的晶振

音叉晶振

音叉晶振的石英晶片外型像一個(gè)音叉，其封裝在一個(gè)圓柱內(nèi)，也叫圓柱晶振。音叉晶振常用頻率為32.768KHz。因常用于時(shí)鐘電路也稱時(shí)鐘晶振。32768是2的15次方，將32768連接到一個(gè)16位計(jì)數(shù)器，第16位每變化一次，正好是1秒。時(shí)鐘晶振主要為芯片提供時(shí)鐘頻率，以使芯片能按設(shè)計(jì)的程序啟動(dòng)并有序工作。

時(shí)鐘上的晶振

音叉晶振

電腦顯卡上的晶振

晶振上的絲印

想搞清楚晶振上的絲印LOGO、文字、數(shù)字所代表的意思是很難的，就是標(biāo)注了頻率有時(shí)也不知道單位大小，不過(guò)大多數(shù)默認(rèn)為MHz，也有KHz，數(shù)字上的小數(shù)點(diǎn)后面幾個(gè)數(shù)可能是表示晶振頻率的精度。也可能與波特率有關(guān)。

晶振在印刷電路板上大多用Y 、 X 、表示，也有用Z，G，CR、 CRS、CRT、BC等文字符號(hào)標(biāo)注的，可能根據(jù)晶振的類型，用途不同，字符也就不一樣吧。

目前見(jiàn)到的也就是這四種晶振，也許其他晶振也見(jiàn)到過(guò)，特別是貼片晶振，因?yàn)椴缓米R(shí)別，即使有絲印也很難看清，如果PCB板上沒(méi)有標(biāo)注，要認(rèn)識(shí)了解估計(jì)電子工程師都有難度。

審核編輯：湯梓紅