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如何區(qū)分振蕩器和諧振器，它們各有什么區(qū)別？ |
| 2022-03-02 |
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對于剛進入晶振行業(yè)的人來說，晶振的概念一定是讓人崩潰的。其實，晶振是一個很籠統(tǒng)行業(yè)概念，不容易讓大家理解。今天我們就來給大家來細分和區(qū)分下! 這里把有源的稱為振蕩器，無源的稱為諧振器。 諧振器【RESONATOR】：產生諧振頻率的電子元件，它是典型的無源器件，需要外圍電路驅動其工作，產生時鐘輸出。 振蕩器【OSCILLATOR】：是一種能量轉換裝置——將直流電能轉換為具有一定頻率的交流電能，其構成的電路叫振蕩電路， 振蕩器是有源器件，振蕩器比諧振器多了一個控制電路。 晶體諧振器【QUARTZ CRYSTAL UNITS】【CRYSTAL】 石英晶體俗稱水晶，成分SIO2，是重要的壓電材料，其主要特征是其原子或分子有規(guī)律排列，反映在宏觀上是外形的對稱性。在電場的作用下，晶體內部產生應力而形變，從而產生機械振動，獲得特定的頻率，利用它的這種逆壓電效應特性來制造石英晶體諧振器。石英由于具備天然的高品質因子“Q”，這使得晶體能在整個工作溫度和電壓范圍內都保持很高的精確度和頻率穩(wěn)定性。 優(yōu)點：信號電平是可變的，也就是說是根據(jù)起振電路來決定的，同樣的晶體可以適用于多種電壓，可用于多種不同時鐘信號電壓要求的片子，而且價格通常也較低。晶體諧振器的精度為1PPM(百萬分之一)至100PPM。 缺點：晶體諧振器是有2個引腳的無極性元件，需要借助于時鐘電路才能產生振蕩信號，自身無法振蕩起來。晶體諧振器相對于晶體振蕩器而言其缺陷是信號質量較差，通常需要精確匹配外圍電路(用于信號匹配的電容、電感、電阻等)，更換不同頻率的晶體時周邊配置電路需要做相應的調整。 晶體諧振器有一些等效參數(shù)，不同的使用環(huán)境可能會有不同的要求，選用時還要考慮環(huán)境溫度、負載電容、頻率精度等要求，這就要求外圍振蕩電路的參數(shù)要加一些控制才能輸出穩(wěn)定的頻率。 陶瓷諧振器【CERAMIC RESONATOR】 陶瓷諧振器是一種用于在特定頻率產生振蕩的壓電式陶瓷設備。制造這種設備所用的材料在生產過程期間會激發(fā)諧振特性。由于這種諧振特性是處于生產誤差范圍內的，并且它的品質因數(shù)遠遠低于石英的品質因數(shù)，因此陶瓷諧振器所能提供的頻率穩(wěn)定性不如晶體諧振器。通常陶瓷諧振器用于對成本較低且對性能要求不高的場合。 優(yōu)點：同晶體相比，陶瓷諧振器的成本只有晶體的一半并且尺寸較小。 缺點：同晶體相比，欠缺頻率和溫度穩(wěn)定性。其精度較差，大概在1%至0.1%之間。 綜述：陶瓷諧振器的典型初始精度在0.5%至0.1%范圍內，老化或溫度變化所致的漂移可能改變這一精度范圍。廉價陶瓷諧振器的公差只有±1.1%，較高端的汽車精度則分別為±0.25%和±0.3%。未來的應用在于汽車CAN(控制器局域網(wǎng)絡)總線應用，工作溫度為-40°C至+125°C。頻率為200 KHZ至約1 GHZ的低成本陶瓷諧振器適用于對時序要求不嚴格的嵌入系統(tǒng)。陶瓷器件起動較快，一般體積小于石英器件。它們也更能承受沖擊與振動。 晶體振蕩器【CRYSTAL OSCILLATOR】 晶體振蕩器的振蕩頻率受石英晶體控制，它是典型的有源器件，自身就有內置電路，提供較穩(wěn)定的時鐘輸出。晶體振蕩器一般有4只引腳，1-NC 、2-GND 、3-OUT、 4-VCC，它是一個完整的振蕩器，其中除了石英晶體外，還有晶體管和阻容元件。 優(yōu)點：晶體振蕩器信號質量好，比較穩(wěn)定，而且連接方式相對簡單(主要是做好電源濾波，通常使用一個電容和電感構成的PI型濾波網(wǎng)絡，輸出端用一個小阻值的電阻過濾信號即可)，不需要復雜的配置電路。對于時序要求敏感的應用，晶體振蕩器的性能相對較好。 缺點：相對于晶體諧振器，晶體振蕩器的缺陷是其信號電平是固定的，需要選擇好合適輸出電平，靈活性較差，而且價格高。另外石英振蕩器要花較長的起動時間。 體積：晶體振蕩器相比于無源晶體通常體積較大，隨著工藝的改善，現(xiàn)在有的晶體振蕩器是表貼的，體積和晶體諧振器相當。 硅振蕩器 硅振蕩器，這種完全集成的振蕩元件是最簡單的時鐘源。這些器件可產生規(guī)定頻率的方波，可直接送入單片機的時鐘輸入。硅振蕩器并不依賴于機械共振特性來獲得振蕩頻率，而是基于一個內部的RC時間常數(shù)。這樣的設計使硅器件對于外部機械作用不敏感。與傳統(tǒng)振蕩器不同的是，沒有裸露在外的高阻抗節(jié)點，這樣使硅振蕩器可以承受更大的濕度和EMI影響。硅振蕩器不需要嚴格匹配的定時元件和線路板走線。 補注：品質因子也稱為“Q”，是指諧振器中存儲的能量和消耗的能量之比，也定義為系統(tǒng)在諧振頻率時電抗和串聯(lián)電阻之比。 |
