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数字电路的心脏是什么?

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ID:79827 发表于 2015-5-29 15:08 | 显示全部楼层 |阅读模式
小小的一个晶振,在电路板中很不起眼,但是在数字电路里,就好比人体的心脏。但是没有晶振,电路就无法运行,晶振的好坏,晶振电路设计的好坏,会直接关系到电路运行的稳定性。所以选择好的,合适的晶振,对数字电路非常的重要。

晶振只是简称,其中包括石英晶体振荡器和石英晶体谐振器。他们都是利用石英晶体的压电效应制作而成。如果在晶体两侧施加机械压力就会在晶体上产生电场,而在石英晶体的两个电极上施加电场会使晶体产生机械变形。并且,这两种现象是可逆的。利用这种情况,
在晶体的两侧施加交变电压,晶片就会产生机械振动,同时产生交变电场。这种电场和振动一般都很小,但是压电谐振在某个特定频率下,振幅会明显加大。和我们常见到的LC回路谐振有些类似.

晶振除了压电效应以外,还有一个不能被忽略的特性,就是温漂。温度太高或者太低会导致晶振震动的频率发生变差,这是所以晶振都会出现的问题。正是由于温漂的存在,所以就出现了一些耐高温或者低温的晶振。这些晶振在较为严酷的环境下震动频率也不会差太多。

还有一个就是晶振的PPM,这是晶振也是晶振自带的一个特性,PPM越小,震动也越稳定,。

为了解决温漂带来的影响,要选择PPM小,而且工作温度范围广的晶振。

另外,还有温补晶振,温补晶振是通过感应环境温度,然后将温度信息转换成控制量控制晶振的输出频率。现在的温补晶振多采用数字化技术,能够达到更精确的控制。

而恒温晶振更进一步,将晶体置于恒温槽内,通过设置恒温工作点,使恒温槽保持一个恒温的状态,晶体在恒温槽内就可以不受外界温度的影响,大大提高晶振输出频率的稳定度?温补晶振和恒温晶振的输出精度都能够达到1ppm甚至更高?能够满足严苛的系统需求?

由于晶振在数字电路中的重要性,在使用和设计的时候我们需要小心处理:

a.晶振需要良好的防震放摔,因为晶振里面的晶体是很脆弱的,在巨大的外力下很容易把里面的晶片震碎。在设计的时候就要考虑晶振的可靠安装以及位置尽量不要靠近板边,设备外壳等等

b.晶振对温度比较敏感,在手工焊接或者机器焊接的时候要注意焊接温度,焊接时温度不能过高,并且加热时间尽量短。

c.设计的时候尽量缩短晶振部分的走线,晶振走线和其他信号线之间保留尽量远的距离,并且推荐将晶振的外壳接地,这些措施都能更好的避免干扰。

d.注意晶振是否被过驱动,过驱动会影响晶振使用寿命。

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