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浅议晶振

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发表于 2017-4-8 21:15 | 显示全部楼层 |阅读模式
在黑电维修范围里,应该了解的,必须熟悉的原件:晶振!
浅议晶振
    晶振是现在电器里面几乎不可缺的部件,重要性大家知道,不必细说。
利用晶体压电效应,最常用打火机,就是利用晶体压电效应,及煤气炉里的点火器都是利用晶体压电效应。
压电效应:某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时,其内部会产生极化现象,同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。
当外力去掉后,它又会恢复到不带电的状态,这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时,电荷的极性也随之改变。相反,当在电介质的极化方向上施加电场,这些电介质也会发生变形,电场去掉后,电介质的变形随之消失,这种现象称为逆压电效应。
当在两端施加一定交流电,晶体会做周期振动.当电压达到某个频率后,晶体振动强度达到最大。
这个频率就是晶振的谐振频率,这个频率不是固定的,随晶振切片大小而不同,当晶体切片完成后,这个频率就固定下来了。我们常说8M、6M就是这个
在电路上常作选频元件与相关电路一起组成振荡器。晶振等效电路网上很多,这里不作班门弄斧。

常见电路图如下:

221246ubmzd0fnfmod2ysb.jpg

图左:晶振两端第地接有两个电容,稳定电路,有些教材说是负载电容。
这两个电容,在有些电路中是一样,有些电路中是不一样的,根据CPU振荡电路要求而定。根据经验,如果对时间要求不是很高的话,这个电容20PF左都可以。
图右:仔细看比左图多了两个电阻,这个电阻自然有它的用途。
      1M的电阻是起负反馈作用,使振荡电路可靠工作。有的CPU内部集成有这个电阻,可以不用外接。
      51欧电阻呢?
      晶振能产生稳定的频率这是的优点,但是也是强的干扰的信号源,向外辐射电磁波,振动越强,辐射越强。合格的产品一定会经过EMC测试,辐射强度超过。
EMC许可的范围怎么办呢?就要想法把信号强度降下来,这就要串入一个电阻降低信号强度,电阻大小依据电路而定,不能太大,太大信号强度低,有些晶体不易起振,CPU会工作不稳定,只要满足EMC就行了,有些CPU用驱动功率低的陶瓷振荡器也要加这个串联电阻。

我们来看一下这个图:
221324zgog1nan9xv9gn3g.jpg

这个晶振怎么接有电源,没有外接电容?
    这种就是我们常提及的有电源振荡器,把晶振和反相器及相关的电路做在一起,组成一个元件,接上合适的电压就会有方波信号输出。有较高的温定度。当然价格也比单个晶体贵十几倍,对频率要求较高的电路才会使用到,常作信号源单独使用。
    晶振会不会坏呢?
    跟其他电子元件一样也会失效,如何判断电路是否起振呢?
    如果有示波器,在晶振两端点一下,看频率及波行就就知道是否工作正常。没有示波器怎么办呢,可以用万用表量(这种方法有一定风险如果CPU驱动功率小,使电路停振,会出现意想不到的后果,有高电压,大电流慎用),如果测试两端同时为高或低电平,或一高一低,这个振荡电路没有工作,振荡电路正常工作时,晶振两端对地电压约为电源压的一半左右。任何事都有例外,一些靠后备电池电,32.768Kzh的晶振,为了延长电池的续航时间节约电能,振荡幅度很小用万用表容易误判,只能示波器测试或用替换法.

     晶振的更换
     判断出晶振有问题如何更换?
     首先频率要相同 有没有误差呢?
     同电阻电容一样也有误差,一般用PPM,百万分之一,举例6Mhz +/-50 PPM,频率范围在5999700-6000300内都是正常的,代换时如果电路对时间要求不是很严格,可以不用考虑这个问题。

     第二驱动功率
     有些IC驱动电压低,换用驱动功率高的晶体不易起振,有些起振后,幅度过低不稳定,最好换驱动功率低的,容易起振电路稳定,之前曾遇到过这样的问题。有些线路一碰晶振,就停止振荡,怎么办?可以尝试把晶振外壳接地,或换有源晶振。有人会问无源晶振两只脚,有源晶振3只或许4只脚如何代换?可以按下图下方法(这种情况是很少见)

221430y3ix22ye2yuu7p0k.jpg

把有源有源晶振信号输出脚接CPU振荡信号输入脚XIN,任何事情都有例外,有的CPU接振荡信号输出脚XOUT也可以,这都是本人亲身经历过的。

    第三温度系数及其它参数对于民用产品影响不大,可以不用考虑,不作详细介绍。
    这都是从个经验中得出浅见,只是表面现象,由于码字比较辛苦,错误在所难免,敬请谅解!
晶振, 压电效应, 周期, 振荡电路



zzs

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谢谢楼主,学习了,
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如果电路对时间要求很严格,能否介绍下如何修正晶振的误差?
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