有源晶振与无源晶振

ID:74835 · 发表于 2015-3-20 21:11

      石英晶片之所以能当为振荡器使用，是基于它的压电效应：在晶片的两个极上加一电场，会使晶体产生机械变形；在石英晶片上加上交变电压，晶体就会产生机械振动，同时机械变形振动又会产生交变电场，虽然这种交变电场的电压极其微弱，但其振动频率是十分稳定的。当外加交变电压的频率与晶片的固有频率(由晶片的尺寸和形状决定)相等时，机械振动的幅度将急剧增加，这种现象称为“压电谐振”。

      压电谐振状态的建立和维持都必须借助于振荡器电路才能实现。图 1 是一个串联型振荡器，晶体管 T1 和 T2 构成的两级放大器，石英晶体 XT 与电容 C2 构成 LC 电路。在这个电路中，石英晶体相当于一个电感，C2 为可变电容器，调节其容量即可使电路进入谐振状态。
      该振荡器供电电压为 5V，输出波形为方波。

图 1：有源晶体振荡器

在电子学上，通常将含有晶体管元件的电路称作“有源电路”（如有源音箱、有源滤波器等），而仅由阻容元件组成的电路称作“无源电路”。电脑中的晶体振荡器也分为无源晶振和有源晶振两种类型。无源晶振与有源晶振的英文名称不同，无源晶振为 crystal（晶体），而有源晶振则叫做 oscillator（振荡器）。无源晶振是有 2 个引脚的无极性元件，需要借助于时钟电路才能产生振荡信号，自身无法振荡起来，所以“无源晶振”这个说法并不准确；有源晶振有 4只引脚，是一个完整的振荡器，其中除了石英晶体外，还有晶体管和阻容元件，因此体积较大。

图 2：

石英晶体振荡器的频率稳定度可达 10^-9/日，甚至 10^-11。例如 10MHz 的振荡器，频率在一日之内的变化一般不大于 0.1Hz。因此，完全可以将晶体振荡器视为恒定的基准频率源(石英表、电子表中都是利用石英晶体来做计时的基准频率)。从 PC 诞生至现在，主板上一直都使用一颗 14.318MHz 的石英晶体振荡器作为基准频率源。至于始终沿用 14.318MHz 这个频率的原因，或许是保持兼容性的需要吧。但是，笔者在显卡、闪存盘和手机中也发现了14.318MHz 的晶振，就不知道是什么原因了。

主板上除了这颗 14.318MHz 的晶振，还能找到一颗频率为 32.768MHz 的晶振，它被用于实时时钟(RTC)电路中，显示精确的时间和日期。

帐号		自动登录	找回密码
密码			立即注册