手机时钟电路中晶振的工作原理简介

时钟信号是处理器电路开始工作的基本条件之一，在电路中有着非常重要的作用。当智能手机接上电源之后，电源电路两端就会产生3.7V的电压，这个电压直接为处理器内部的振荡器供电，随即时钟电路开始工作，为处理器芯片内部的微处理器电路中的开机模块提供所需的时钟频率。

这个过程中，最重要的是如何产生稳定可靠的时钟频率。这就归功于下面我们要讲的晶振。

石英晶体振荡器在远程通信、卫星通信、移动电话系统、全球定位系统（GPS）、导航、遥控、航空航天、高速计算机、精密计测仪器及消费类民用电子产品中，作为标准频率源或脉冲信号源，提供频率基准，是其它类型的振荡器所不能替代的。

下面的介绍主要分为以下几个内容：

1、手机中的时钟电路

2、晶振的工作原理

3、晶振的关键性能参数

4、不同晶振类型介绍

1、手机中的时钟电路

典型的时钟电路如上图所示，晶振两端分别并联接地电容（几十pf量级），输入输出端则接在芯片对应端口。晶振两端存在一个电压差（~8V），保证晶振正常工作。

2、晶振工作原理

石英晶振是利用了石英晶体的压电效应而制成的一种谐振器件。

它的基本结构如下图所示，是从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片（简称晶片，正方形、矩形或圆形等），在它的两个对应面上涂覆银层作为电极，在每个电极上各焊一根引线接到管脚上，再加上封装壳就构成了石英晶体谐振器，简称石英晶振或晶振。其产品一般为金属封装，也有玻璃壳、陶瓷（精度较低）或塑料封装的。

石英晶体的压电效应：若在石英晶体的两个电极上加一个电场，晶体就会产生机械形变。反之，若在晶片的两侧施加机械压力，则在晶片相应的方向上将产生电场。整个过程是可逆的。

在一般情况下，晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅非常微小，但当外加交变电压的频率为某一特定值时，振幅明显加大，比其他频率下的振幅大得多，这种现象称为压电谐振，它与LC回路的谐振现象十分相似。它的谐振频率与晶片的切割方式、几何形状、尺寸等有关。

晶振在电气上可以等效成一个电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络，电工学上这个网络有两个谐振点，以频率的高低分其中较低的频率为串联谐振，较高的频率为并联谐振。由于晶体自身的特性致使这两个频率的距离相当的接近，在这个极窄的频率范围内，晶振等效为一个电感，所以只要晶振的两端并联上合适的电容它就会组成并联谐振电路。

这个并联谐振电路加到一个负反馈电路中就可以构成正弦波振荡电路，由于晶振等效为电感的频率范围很窄，所以即使其他元件的参数变化很大，这个振荡器的频率也不会有很大的变化。晶振有一个重要的参数，那就是负载电容值，选择与负载电容值相等的并联电容，就可以得到晶振标称的谐振频率。一般的晶振振荡电路都是在一个反相放大器（注意是放大器不是反相器）的两端接入晶振，再有两个电容分别接到晶振的两端，每个电容的另一端再接到地，这两个电容串联的容量值就应该等于负载电容，请注意一般IC的引脚都有等效输入电容，这个不能忽略。一般的晶振的负载电容为15p或12.5p，如果再考虑元件引脚的等效输入电容，则两个22p的电容构成晶振的振荡电路就是比较好的选择。

3、晶振的关键性能参数

标称频率：振荡器输出的中心频率或频率的标称值。
调整频率：在指定温度范围内振荡器输出频率相对于25℃时测量值的最大允许频率偏差。
负载电容：是指在电路中跨接晶体两端总外界有效电容。
工作温度范围：能够保证振荡器输出频率及其化各种特性符合指标的温度范围。
频率温度稳定度：在标称电源和负载电容下，工作在规定温度范围内的不带隐含基准温度或带隐含基准温度的最大允许频偏。
激励电平：晶体工作时所消耗功率的表征值。
老化率：在确定时间内输出频率的相对变化。
基频：在振动模式最低出人阶次的振动频率。
泛音：晶体连续振动所叠加的机械谐波。
中心频率：晶体振荡时所表现出来的频带中心,以中心频率为准.一般用MHZ或KHZ做单位。

4、不同晶振类型介绍

晶振一般分为有源晶振和无源晶振。两者的区别在于：

无源晶振是一种无极性元件，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。通过在晶振两电极上加一定电压产生形变，从而给IC提供一个正弦波形。通过IC的内部整形和PLL电路后产生方波，然后输入给下级电路；有源晶振就是把频率部分和驱动PLL电路集成在IC外部，自成一体，直接输出方波供下级电路使用。

无源晶振（晶体谐振器）有插件和贴片之分，贴片又分为两脚和四脚，四脚贴片其对脚为有效脚，剩下两脚可以作为接地，也可以悬空不起太大作用；而有源晶振（晶体振荡器）均为四脚：1脚为使能端，2脚为接地端，3脚为输出端，4脚为电源端。

石英晶体振荡器分还可以分为

非温度补偿式晶体振荡器

温度补偿晶体振荡器（TCXO）

电压控制晶体振荡器（VCXO）

恒温控制式晶体振荡器（OCXO）

数字化/μp补偿式晶体振荡器（DCXO/MCXO）等几种类型。

手机时钟电路中晶振的工作原理简介相关推荐

单片机中晶振的工作原理
晶振在单片机中是必不可少的元器件,只要用到CPU的地方就必定有晶振的存在,那么晶振是如何工作的呢? 什么是晶振晶振一般指晶体振荡器,晶体振荡器是指从一块石英晶体上按一定方位角切下的薄片,简称为晶片. ...
晶振噪声及杂散_什么是温补晶振?温补晶振的工作原理是什么?
晶振是一个神秘的存在,很多朋友对于晶振并非十分了解.晶振可分为有源晶振和无源晶振,再细分,便包含温补晶振.本文中,小编将对温补晶振的结构.温补晶振的原理予以介绍.如果你对温补晶振存在兴趣,不妨继续往下 ...
什么是晶振？晶振是怎么制成的？晶振的内部结构，晶振的工作应用以及影响晶振频率相关的参数介绍
什么是晶振? 定义:晶振一般指石英晶体振荡器,也叫晶体振荡器. 晶体振荡器是一种使用逆压电效应的电子振荡器电路,即当电场施加在某些材料上时,它会产生机械变形.因此,它利用压电材料的振动晶体的机械共振来 ...
学习逆变（DC-AC）电路和LLC的基本工作原理。
四.学习逆变(DC-AC)电路和LLC的基本工作原理. 全桥逆变电路包括单相全桥逆变电路和三相全桥逆变电路,逆变的主要功能是把直流电逆变成某一频率或可变频率的交流电供给负载. 单相半桥逆变电路基本工作 ...
QuaggaJS在给定图像中定位条形码的工作原理
QuaggaJS在给定图像中定位条形码的工作原理一.介绍二.步骤 1. 创建图像的二进制表示 2. 将图像切成网格(20 x 15个单元) 3. 提取每个细胞的骨架 4. 组件标记 5. 确定组件 ...
什么叫机械硬盘_机械硬盘的工作原理是什么?硬盘的工作原理简介
机械硬盘的工作原理是什么?硬盘的工作原理简介每个硬盘都有一块电路板,电路板主要负责与电脑进行通讯,并控制管理整个硬盘的工作,电路板可以说是硬盘的控制部门.由于个别硬盘电路设计不良,或芯片的质量不好, ...
javascript原理_JavaScript程序包管理器工作原理简介
javascript原理 by Shubheksha 通过Shubheksha JavaScript程序包管理器工作原理简介 (An introduction to how JavaScript pa ...
Nginx 反向代理工作原理简介与配置详解
Nginx 反向代理工作原理简介与配置详解测试环境 CentOS 6.8-x86_64 nginx-1.10.0 下载地址:http://nginx.org/en/download.html 安装 ...
电容降压工作原理简介
电容降压工作原理简介分类: 基础电路2009-04-16 16:42466人阅读评论(0)收藏举报工作电容降压的工作原理并不复杂.他的工作原理是利用电容在一定的交流信号频率下产生的容抗来限制最大 ...

手机时钟电路中晶振的工作原理简介

手机时钟电路中晶振的工作原理简介相关推荐

最新文章

热门文章