晶振

有一些电子设备需要频率高度稳定的交流信号,而LC振荡器稳定性较差,频率容易漂移(即产生的交流信号频率容易变化)。在振荡器中采用一个特殊的元件——石英晶体,可以产生高度稳定的信号,这种采用石英晶体的振荡器称为晶体振荡器。


振是石英晶体谐振器(quartzcrystal oscillator)的简称,也称有源晶振,它能够产生中央处理器(CPU)执行指令所必须的时钟频率信号,CPU一切指令的执行都是建立在这个基础上的,时钟信号频率越高,通常CPU的运行速度也就越快。

只要是包含CPU的电子产品,都至少包含一个时钟源,就算外面看不到实际的振荡电路,也是在芯片内部被集成,它被称为电路系统的心脏。

周期性输出信号的标称频率(Normal Frequency),就是晶体元件规格书中所指定的频率,也是工程师在电路设计和元件选购时首要关注的参数。晶振常用标称频率在1~200MHz之间,比如32768Hz、8MHz、12MHz、24MHz、125MHz等,更高的输出频率也常用PLL(锁相环)将低频进行倍频至1GHz以上。

输出信号的频率不可避免会有一定的偏差,我们用频率误差(FrequencyTolerance)或频率稳定度(Frequency Stability),用单位ppm来表示,即百万分之一(partsper million)(1/106),是相对标称频率的变化量,此值越小表示精度越高。

比如,12MHz晶振偏差为±20ppm,表示它的频率偏差为12×20Hz=±240Hz,即频率范围是(11999760~12000240Hz)

另外,还有一个温度频差(Frequency Stability vs Temp)表示在特定温度范围内,工作频率相对于基准温度时工作频率的允许偏离,它的单位也是ppm。

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