有源晶振及其接法

在电子学上，通常将含有晶体管元件的电路称作“有源电路”（如有源音箱、有源滤波器等），而仅由阻容元件组成的电路称作“无源电路”。电脑中的晶体振荡器也分为无源晶振和有源晶振两种类型。无源晶振与有源晶振的英文名称不同，无源晶振为crystal（晶体），而有源晶振则叫做oscillator（振荡器）。无源晶振是有2个引脚的无极性元件，需要借助于时钟电路才能产生振荡信号，自身无法振荡起来，所以“无源晶振”这个说法并不准确；有源晶振有4只引脚，是一个完整的振荡器，其中除了石英晶体外，还有晶体管和阻容元件，因此体积较大。

石英晶体振荡器的频率稳定度可达10^-9/日，甚至10^-11。例如10MHz的振荡器，频率在一日之内的变化一般不大于0.1Hz。因此，完全可以将晶体振荡器视为恒定的基准频率源（石英表、电子表中都是利用石英晶体来做计时的基准频率）。从PC诞生至现在，主板上一直都使用一颗14.318MHz的石英晶体振荡器作为基准频率源。主板上除了这颗14.318MHz的晶振，还能找到一颗频率为32.768MHz的晶振，它被用于实时时钟（RTC）电路中，显示精确的时间和日期

晶振分有源晶振和无源晶振，根据有源晶振（晶体振荡器）的功能和实现技术的不同，可以分为以下四类：

其对温度稳定性的解决方案采用了一些温度补偿手段，主要原理是通过感应环境温度，将温度信息做适当变换后控制晶振的输出频率，达到稳定输出频率的效果。

特点：用热敏补偿网络来提高石英晶体的温度特性指标，可满足较宽温度范围的需要；频率范围：1～40 MHz;频率稳定度：5&TImes;10-6～5&TImes;10-7。

这是一种简单的晶体振荡器，通常称为钟振，完全是由晶体的自由振荡完成。这类晶振主要应用于稳定度要求不高的场合。

特点：直接反映所用石英晶体的性能；可工作频率范围通常为1KHz～250 MHz;频率稳定度为10-4～10-5；一般用于本振源或中间信号。

3、压控晶体振荡器（VCXO）。

这是根据晶振是否带压控功能来分类，带压控输入引脚的一类晶振叫VCXO。

特点：频率可随外加调制电压而改变；频率范围：1～250MHz；频率稳定度：普通晶振压控为≤（1～2）&TImes;10-3fo/n2，高稳晶振可微调10-7。频率微调或锁相同步。

4、压控温补振荡器（VC-TCXO）

很好理解，就是结合压控和温补这两项功能。

目前这几种晶体振荡器主要还是进口为主，而日本KDS是全球三家最大的生产商之一，KDS即是日本大真空株式会社（DASHINKU CORP），成立于1951年，至今已有50多年的历史。是全球领先的三大晶振制造商之一。其制造工场主要分布在日本本土、中国大陆、中国台湾、泰国、印度尼西亚等十个制造中心。其中天津工场是全球晶振行业最大的单体制造工厂。也是全球最大的TF型（主要是32.768KHz）晶振制造工厂。

方形有源晶振引脚分布：

1、正方的，使用DIP-8封装，打点的是1脚。 1-NC； 4-GND； 5-Output； 8-VCC

2、长方的，使用DIP-14封装，打点的是1脚。1-NC； 7-GND； 8-Output； 14-VCC

BTW：

1、电源有两种，一种是TTL，只能用5V，一种是HC的，可以3.3V/5V

2、边沿有一个是尖角，三个圆角，尖角的是一脚，和打点一致。

Vcc out

NC（点） GND

有源晶振为四角方形或矩形金属盒子，看着标称一面（顶），左下空脚，右下地，左上VCC（5V），右上输出。接上电源可以用示波器看到波形。

有源晶振型号纵多，而且每一种型号的引脚定义都有所不同，接发也不同，下面我介绍一下有源晶振引脚识别，以方便大家

有个点标记的为1脚，按逆时针（管脚向下）分别为2、3、4。

有源晶振通常的用法：一脚悬空，二脚接地，三脚接输出，四脚接电压。

有源晶振不需要处理器的内部振荡器，信号质量好，比较稳定，而且连接方式相对简单（有源晶振的VCC端不要直接接VCC，要做好电源滤波，典型的接法J 使用一个电容和电感构成的PI型滤波网络如下图所示：

输出端用一个小阻值的电阻过滤信号即可），不需要复杂的配置电路。相对于无源晶体，有源晶振的缺陷是其信号电平是固定的，需要选择好合适输出电平，灵活性较差，而且价格高。

有源晶振是右石英晶体组成的，石英晶片之所以能当为振荡器使用，是基于它的压电效应：在晶片的两个极上加一电场，会使晶体产生机械变形；在石英晶片上加上交变电压，晶体就会产生机械振动，同时机械变形振动又会产生交变电场，虽然这种交变电场的电压极其微弱，但其振动频率是十分稳定的。当外加交变电压的频率与晶片的固有频率（由晶片的尺寸和形状决定）相等时，机械振动的幅度将急剧增加，这种现象称为“压电谐振”。

压电谐振状态的建立和维持都必须借助于振荡器电路才能实现。图3是一个串联型振荡器，晶体管T1和T2构成的两级放大器，石英晶体XT与电容C2构成LC电路。在这个电路中，石英晶体相当于一个电感，C2为可变电容器，调节其容量即可使电路进入谐振状态。该振荡器供电电压为5V，输出波形为方波

有源晶振如何进行布线？

　无源晶振，一般晶振和芯片的距离要尽量靠近一点，那你知不知道有源晶振该如何布线和摆放呢?它又能渠道多少个芯片呢?

有源晶振也不能输出接长线

时钟源通常是系统中最严重的EMI辐射源，如果接长线，其结果是长线就成了天线，这在很多应用中是不准许的，所有时钟源都必须尽量靠近相关器件，必要时用多个时钟源，不得以下可以采用多层PCB将时钟连线屏蔽。有源晶振的输出一般是标准TTL规格，至于能驱动多少芯片要看这些芯片的特性。

时钟布哪一层?

夹心层，其上下都是覆地

但这种方法只有在不得以下为之，而且成本未必低于多时钟(多层PCB的价格明显高于双面板)，要过某些强制标准的产品尽量不要这么干。

1. Crystal下不可走線，電路儘量靠近chip端。

2. trace尽量短，與其他信号需20mil间距，最好使用ground trace与其他信号隔离。

3.Crystal底下尽量不要走线.，如果是在要走线的话, 不能走线进Crystal pin脚周围50mil之内.，尤其避免高速讯号。

晶振信号线尽可能短，需要包地(因为有噪声，本质就是怕它影响到别人，或者怕别人影响到他)。尽可能不穿孔，以为一个过孔会有0.5pF的寄生电容，另外，走线粗细要一致

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