一分钟让你了解芯片工作的心脏——晶振

晶振概念： 在振荡器中采用一个特殊的元件——石英晶体，它可以产生频率高度稳定的交流信号，这种采用石英晶体的振荡器称为晶体振荡器，简称晶振。

制作方法： 从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片(简称为晶片，它可以是正方形、矩形或圆形等)，在它的两个对应面上涂敷银层作为电极，在每个电极上各焊一根引线接到管脚上，再加上封装外壳就构成了晶振器，常见的有DIP(插脚类)和SMD(插片类)。

常见晶振

插脚类晶振

贴片类晶振

晶振特性：

有源晶振无源晶振的常见电路

晶振与CPU相连

CPU需要复杂的时序电路完成不同的指令功能。一般时钟信号可以由两种信号产生：一种是内部方式，利用芯片内部的振荡电路，产生时钟信号；另一种为外部方式，时钟信号由外部引入，时钟晶振就是芯片的外部时钟信号源。时钟晶振 的主要作用是通过分频电路向显卡、网卡、主板等配件的各部分提供基准频率，它就像个标尺，时钟芯片就是拿这把标尺来量时间。若时钟晶振 工作频率不稳定会，就会造成相关设备工作频率不稳定，引发失效不良风险。

晶振与CPU连接图

通过分频电路给各种信号提供基准时钟信号

晶振的测量

使用示波器直接测输出波形，看输出频率是否稳定并计算频率

看懂此文，你就懂了什么是晶振

石英晶振是一种用于稳定频率和选择频率的重要电子元件。在有线通讯、无线通讯、广播电视、卫星通讯、电子测量仪器、微机处理、数字仪表、钟表等各种军用和民用产品中得到了日益广泛的应用。石英晶体谐振器不仅广泛应用于国家重点军事及航天工程中，也为“神舟”系列飞船及其运载火箭进行了多次成功配套。

石英晶体谐振器名词术语

(1) 标称频率：晶振元件技术规范中规定的频率，通常标识在产品外壳上，它与晶体元件的实际工作频率有一定的差值。

(2) 工作频率：晶体元件与其电路一起产生的振荡频率。

(3) 调整频差：在规定条件下，基准温度（25℃±2℃）时工作频率相对于标称频率所允许的最大偏差。

(4) 温度频差：在规定条件下，在工作温度范围内相对于基准温度（25℃±2℃）时工作频率的允许最大偏差。

(5) 温度总频差：在规定条件下，在工作温度范围内相对于标称频率的允许最大偏差。

(6) 等效电阻（ESR，Rr，R1）：又称谐振电阻。在规定条件下，无源晶振不串联负载电容在谐振频率时的电阻。

(7) 负载谐振电阻（RL）：在规定条件下，无源石英晶体和负载电容串联后在谐振频率时的电阻。

(8) 静电容（C0）：等效电路中与串联臂并接的电容，也叫并电容。

(9) 负载电容（CL）：从石英晶振插脚两端向振荡电路方向看进去的全部有效电容为该振荡器加给石英晶体谐振器的负载电容。负载电容系列是：8pF、12pF、15pF、20pF、30pF、50pF、100pF。负载电容与石英谐振器一起决定振荡器的工作频率，通过调整负载电容，一般可以将振荡器的工作频率调到标称值。产品说明书中规定的负载电容既是一个测试条件，也是一个使用条件，这个值可以根据具体情况作适当调整，负载电容太大时杂散电容影响减少，但微调率下降；负载电容小时、微调率增加，但杂散电容影响增加，负载电阻增加，甚至起振困难。负载电容标为∞即为串联谐振。

(10) 频率牵引灵敏度（Ts）：为相对频率牵引范围对负载电容的变化率，即负载电容变化1pF时频率的相对变化值，它反映改变负载电容时引起频率变化的灵敏度，也称频率可调性。

(11) 激励电平：为石英晶体谐振器工作时消耗的有效功率。常用标准有0.1、1、10、50、100UM，产品说明书中每种产品规定的激励电平值是一个测试条件，也是一个使用条件，实际使用中激励电平可以适当调整。激励强，容易起振，但频率老化加大。激励太强甚至使石英片破裂，降低激励，频率老化可以改善，但激励太弱时频率瞬间变差，甚至不易起振。

(12) 激励电平相关性（DLD）：又称激励电平依赖性，为无源石英晶体元件谐振电阻随激励电平条件变化的效应。当加在晶体元件上的激励电平改变时，其谐振电阻也随之变化，该变化在一般情况下有一定规律，可用两个激励电平所对应的两个电阻之比表示，其表达式为： DLD＝Rr1/Rr2（Rr1－为较低激励电平时的电阻，Rr2－为较高激励电平时的电阻）

(13) 绝缘电阻：各绝缘引出端之间或引出端与外壳之间的电阻。

(14) 基频：在振动模式最低阶次的振动频率。

(15) 泛音：石英晶振振动的机械谐波。泛音频率与基频频率之比接近整数倍但不是整数倍，这是它与电气谐波的主要区别。泛音振动有3次泛音，5次泛音，7次泛音，9次泛音等。

(16) 寄生：晶体元件的一种与要求的工作频率不同的谐振状态。又称寄生频率或寄生响应或无用响应。

(17) 老化率：在规定条件下，无源石英晶体工作频率随时间而允许的相对变化。以年为时间单位衡量时称为年老化率。

石英晶体谐振器的参数比较多，与石英晶体振荡器会有些区别，除了封装尺寸，频率，负载电容，温度特性，精准度等主要的之外，有源晶振还有一个非常重要的参数，叫做电源电压，是石英晶体振荡器特有的。电源电压一般都是+1.8V~+5.0V，其中+1.8V和+3.3V这两种低电压最常用。

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