當(dāng)前位置:首頁 > 公眾號精選 > 可靠性雜壇
[導(dǎo)讀]本文來源于可靠性技術(shù)交流你知道什么是晶振嗎?你知道晶振ppm代表什么意思嗎?你知道晶振的主要參數(shù)以及工作原理嗎?如果你對這些問題存在一定疑惑,不妨看看本文帶來的有關(guān)晶振這四方面的內(nèi)容,讓本文幫你一次性掃清這些個障礙吧。一、什么是晶振ppm?晶振全稱是晶體振蕩器,是指從一塊石英晶體...


本文來源于可靠性技術(shù)交流


你知道什么是晶振嗎?


你知道晶振ppm代表什么意思嗎?


你知道晶振的主要參數(shù)以及工作原理嗎?


如果你對這些問題存在一定疑惑,不妨看看本文帶來的有關(guān)晶振這四方面的內(nèi)容,讓本文幫你一次性掃清這些個障礙吧。



一、什么是晶振ppm?


晶振全稱是晶體振蕩器,是指從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片(簡稱為晶片),石英晶體諧振器,簡稱為石英晶體或晶體、晶振;而在封裝內(nèi)部添加IC組成振蕩電路的晶體元件稱為晶體振蕩器。



其產(chǎn)品一般用金屬外殼封裝,也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的。



電子元件是電路設(shè)計中一個很關(guān)鍵的所在,電路的精準(zhǔn)直接關(guān)乎使用這顆晶振的產(chǎn)品的質(zhì)量問題,但是最重要的體現(xiàn)在于一個小參數(shù)那就是晶振的ppm值,即精度電容值。精度值越低表明這顆電子元件越精度越精確,使用起來越耐用和反應(yīng)出來的效果就越好。



那么,你知道晶振電路中的ppm嗎?ppm這個小參數(shù),是如何產(chǎn)生大作用的。



二、晶振ppm誤差公式?



1、120ppm,27M的晶振,頻率的誤差 = 120/100萬*27M=3240Hz,晶振的精度決定時鐘的計時準(zhǔn)確度。



2、所配晶振頻率:32772.2HZ,誤差為 1.2ppm


一年的誤差計算過程為:


Δf = 1.2/100萬*32772.2


Δt/秒= Δf/32772.2 = 1.2/100萬


一年的誤差 = Δt*24*3600*365 = 37.8秒





三、晶振的主要參數(shù)



1、標(biāo)稱頻率:是指晶振的標(biāo)稱輸出頻率;


2、頻率準(zhǔn)確度:是指常溫(25度)下,所測晶振頻率相對標(biāo)稱頻率的差值。這一點是不太重要的;


3、頻率穩(wěn)定度:一般是指頻率溫度穩(wěn)定度,是指在晶振的工作溫度范圍內(nèi)頻率隨著溫度變化的大小,一般用PPM或PPB來標(biāo)示,1PPB=0.001PPM=1*10-9;


4、老化率:隨著時間的推移,頻率值隨著變化的大小;


5、相位噪聲:信號功率與噪聲功率的比率(C/N),是表征頻率顫抖的技術(shù)指標(biāo)。一般來說雷達等設(shè)備會對相位噪聲有特殊要求;


6、晶體還有一個重要的特性就是“RR等效阻抗”,晶振長出現(xiàn)停振現(xiàn)象。經(jīng)分析均為晶片阻值大于80歐姆。



四、晶振的工作原理




若在石英晶體的兩個電極上加一電場,晶片就會產(chǎn)生機械變形。反之,若在晶片的兩側(cè)施加機械壓力,則在晶片相應(yīng)的方向上將產(chǎn)生電場,這種物理現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。



如果在晶片的兩極上加交變電壓,晶片就會產(chǎn)生機械振動,同時晶片的機械振動又會產(chǎn)生交變電場。



在一般情況下,晶片機械振動的振幅和交變電場的振幅非常微小,但當(dāng)外加交變電壓的頻率為某一特定值時,振幅明顯加大,比其他頻率下的振幅大得多,這種現(xiàn)象稱為壓電諧振,它與LC回路的諧振現(xiàn)象十分相似。它的諧振頻率與晶片的切割方式、幾何形狀、尺寸等有關(guān)。



當(dāng)晶體不振動時,可把它看成一個平板電容器稱為靜電電容C,它的大小與晶片的幾何尺寸、電極面積有關(guān),一般約幾個皮法到幾十皮法。當(dāng)晶體振蕩時,機械振動的慣性可用電感L來等效。一般L的值為幾十豪亨到幾百豪亨。



晶片的彈性可用電容C來等效,C的值很小,一般只有0.0002~0.1皮法。晶片振動時因摩擦而造成的損耗用R來等效,它的數(shù)值約為100歐。由于晶片的等效電感很大,而C很小,R也小,因此回路的品質(zhì)因數(shù)Q很大,可達1000~10000。



加上晶片本身的諧振頻率基本上只與晶片的切割方式、幾何形狀、尺寸有關(guān),而且可以做得精確,因此利用石英諧振器組成的振蕩電路可獲得很高的頻率穩(wěn)定度。






計算機都有個計時電路,盡管一般使用“時鐘”這個詞來表示這些設(shè)備,但它們實際上并不是通常意義的時鐘,把它們稱為計時器可能更恰當(dāng)一點。



計算機的計時器通常是一個精密加工過的石英晶體,石英晶體在其張力限度內(nèi)以一定的頻率振蕩,這種頻率取決于晶體本身如何切割及其受到張力的大小。



有兩個寄存器與每個石英晶體相關(guān)聯(lián),一個計數(shù)器和一個保持寄存器。



石英晶體的每次振蕩使計數(shù)器減1。當(dāng)計數(shù)器減為0時,產(chǎn)生一個中斷,計數(shù)器從保持寄存器中重新裝入初始值。這種方法使得對一個計時器進行編程,令其每秒產(chǎn)生60次中斷(或者以任何其它希望的頻率產(chǎn)生中斷)成為可能。每次中斷稱為一個時鐘嘀嗒。



晶振在電氣上可以等效成一個電容和一個電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個電容的二端網(wǎng)絡(luò),電工學(xué)上這個網(wǎng)絡(luò)有兩個諧振點,以頻率的高低分其中較低的頻率為串聯(lián)諧振,較高的頻率為并聯(lián)諧振。



由于晶體自身的特性致使這兩個頻率的距離相當(dāng)?shù)慕咏?,在這個極窄的頻率范圍內(nèi),晶振等效為一個電感,所以只要晶振的兩端并聯(lián)上合適的電容它就會組成并聯(lián)諧振電路。這個并聯(lián)諧振電路加到一個負反饋電路中就可以構(gòu)成正弦波振蕩電路,由于晶振等效為電感的頻率范圍很窄,所以即使其他元件的參數(shù)變化很大,這個振蕩器的頻率也不會有很大的變化。



晶振有一個重要的參數(shù),那就是負載電容值,選擇與負載電容值相等的并聯(lián)電容,就可以得到晶振標(biāo)稱的諧振頻率。



一般的晶振振蕩電路都是在一個反相放大器的兩端接入晶振,再有兩個電容分別接到晶振的兩端,每個電容的另一端再接到地,這兩個電容串聯(lián)的容量值就應(yīng)該等于負載電容,請注意一般IC的引腳都有等效輸入電容,這個不能忽略。



一般的晶振的負載電容為15皮或12.5皮,如果再考慮元件引腳的等效輸入電容,則兩個22皮的電容構(gòu)成晶振的振蕩電路就是比較好的選擇。



????????????????  END  ????????????????




本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點,本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實性等。需要轉(zhuǎn)載請聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請及時聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫毥谦F公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

加利福尼亞州圣克拉拉縣2024年8月30日 /美通社/ -- 數(shù)字化轉(zhuǎn)型技術(shù)解決方案公司Trianz今天宣布,該公司與Amazon Web Services (AWS)簽訂了...

關(guān)鍵字: AWS AN BSP 數(shù)字化

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動 BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運行,同時企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險,如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對日本游戲市場的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機 衛(wèi)星通信

要點: 有效應(yīng)對環(huán)境變化,經(jīng)營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實提質(zhì)增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競爭力 堅持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強核心競爭優(yōu)勢...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運營商 數(shù)字經(jīng)濟

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺與中國電影電視技術(shù)學(xué)會聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會上宣布正式成立。 活動現(xiàn)場 NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會上,軟通動力信息技術(shù)(集團)股份有限公司(以下簡稱"軟通動力")與長三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉