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晶振的工作原理给单片机正常工作提供稳定的时钟信号。在石英晶体的两个极板上加一个电场,晶片会产生机械变形,对极板施加机械力使其变形,又会在极板上产生相应的电荷,这叫压电效应。如果在两个极板上加上交变的电压,晶片便会产生机械变形震荡,同时这种机械震荡还会产生交变的电场(比较的微小),但是当外加交变的电压的频率与晶片固有的频率(由其形状和尺寸决定)相等时,机械振动的幅度会加剧,产生交变电场也增大。叫做压电谐波。
即使去掉晶振,电路照样的能振荡,并且如果把那两个电容改成可调电容的话也能得到想要的某个频率,那还要晶振干什么:石英晶振、陶瓷谐振槽路、RC振荡器以及硅振荡器是适用于微控制器的四种时钟源。针对具体应用优化时钟源设计依赖于以下因素:成本、精度和环境参数。
RC振荡器能够快速启动,成本也比较低,但通常在整个温度和工作电源电压范围内精度较差,会在标称输出频率的5%至50%范围内变化;但相对RC振荡器而言,基于晶振与陶瓷谐振槽路的振荡器通常能提供非常高的初始精度和较低的温度系数。
常见的石英晶振不良状况有哪些?晶振不起振是由哪些问题导致?有什么更好的方法可以解决晶振不良情况?
1. 晶振时振时不振------a:晶振负载与两端电容不匹配造成频率偏差太大;b:晶振本身有问题,寄生&阻抗值波动大&内部焊点不牢等。
2. 晶振装板上不行,用电热风催一下或者拆下来重新装上去又可以了------主要是晶振负载与两端电容不匹配造成频率偏差太大。电热风催实际是相当于改变了线路的杂散电容。
3. 晶振负载与晶振两端的电容的匹配-------CL=(C1*C2)/(C1+C2)+C”其中CL:晶振的负载电容值; C1 C2:晶振两端的电容值;C”:线路杂散电容
晶振的匹配电容的主要作用是匹配晶振和振荡电路,使电路易于启振并处于合理的激励态下,对频率也有一定的“微调”作用。对MCU,正确选择晶振的匹配电容,关键是微调晶体的激励状态,避免过激励或欠激励,前者使晶体容易老化影响使用寿命并导致振荡电路EMC特性变劣,而后者则不易启振,工作亦不稳定,所以正确地选择晶体匹配电容是很重要的。
4.32.768K晶振出现时间偏差:时间存在偏差主要是频率有偏差,1PPM的频率偏差换算成天时间误差就是0.0864S。那么如果需要时间误差要做到准确就最好晶振两端的电容要按正常配比焊接,同时要晶振供应商帮忙通过QWA检测找最好的0误差PPM值,按0误差的标准来指定供货的频率范围。
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