單片機晶振的原理及作用詳解
時間：2018-07-25 來源：未知
單片機晶振的原理及作用詳解
單片機系統(tǒng)都有晶體振蕩器，整個過程被稱為晶體振蕩器，晶體振蕩器在單片機系統(tǒng)中的作用非常大。他將單片機內(nèi)部的電路結(jié)合起來，制作出單片機的時鐘頻率。單片機的所有指令都是基于這個基礎(chǔ)的。晶體振蕩器的時鐘頻率越高，單芯片、單片機越多。機器運轉(zhuǎn)得越快。
晶振用一種能把電能和機械能相互轉(zhuǎn)化的晶體在共振的狀態(tài)下工作，以提供穩(wěn)定，精確的單頻振蕩。在通常工作條件下，普通的晶振頻率絕對精度可達百萬分之五十。高級的精度更高。有些晶振還可以由外加電壓在一定范圍內(nèi)調(diào)整頻率，稱為壓控振蕩器(VCO)。
晶振的作用是為系統(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。
晶振通常與鎖相環(huán)電路配合使用，以提供系統(tǒng)所需的時鐘頻率。如果不同子系統(tǒng)需要不同頻率的時鐘信號，可以用與同一個晶振相連的不同鎖相環(huán)來提供。
下面我就具體的介紹一下晶振的作用以及原理，晶振一般采用如圖1a的電容三端式(考畢茲)
交流等效振蕩電路;實際的晶振交流等效電路如圖1b，其中Cv是用來調(diào)節(jié)振蕩頻率，一般用變?nèi)荻䴓O管加上不同的反偏電壓來實現(xiàn)，這也是壓控作用的機理;把晶體的等效電路代替晶體后如圖。其中Co，C1，L1，RR是晶體的等效電路。
分析整個振蕩槽路可知，利用Cv來改變頻率是有限的：決定振蕩頻率的整個槽路電容C=Cbe,Cce,Cv三個電容串聯(lián)后和Co并聯(lián)再和C1串聯(lián)。可以看出：C1越小，Co越大，Cv變化時對整個槽路電容的作用就越小。因而能“壓控”的頻率范圍也越小。實際上，由于C1很小(1E-15量級)，Co不能忽略(1E-12量級，幾PF)。所以，Cv變大時，降低槽路頻率的作用越來越小，Cv變小時，升高槽路頻率的作用卻越來越大。這一方面引起壓控特性的非線性，壓控范圍越大，非線性就越厲害;另一方面，分給振蕩的反饋電壓(Cbe上的電壓)卻越來越小，最后導致停振。通過晶振的原理圖你應(yīng)該大致了解了晶振的作用以及工作過程了吧。采用泛音次數(shù)越高的晶振，其等效電容C1就越小;因此頻率的變化范圍也就越小。
微控制器的時鐘源可以分為兩類：基于機械諧振器件的時鐘源，如晶振、陶瓷諧振槽路;RC(電阻、電容)振蕩器。一種是皮爾斯振蕩器配置，適用于晶振和陶瓷諧振槽路。另一種為簡單的分立RC振蕩器。
用萬用表測量晶體振蕩器是否工作的方法：測量兩個引腳電壓是否是芯片工作電壓的一半，比如工作電壓是51單片機的+5V則是否是2.5V左右。另外如果用鑷子碰晶體另外一個腳，這個電壓有明顯變化，證明是起振了的。
晶振的類型有SMD和DIP型，即貼片和插腳型 。
先說DIP：常用尺寸有HC-49U/T，HC-49S，UM-1，UM-5，這些都是MHZ單位的。
再說SMD：有0705，0603，0503，0302，這里面又分四個焊點和二個焊點的，對一般公司來說默認的是四個焊點的，兩個焊點的材料要求進口，周期長，一般說兩個焊點的做不了。
