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在PCB板上,無源晶振如何置換成有源晶振

來源:http://m.review-result.com 作者:億金電子 2022年02月26
相信很多的工程的朋友和研發(fā)愛好者都會有這樣的問題吧。無源晶振可以替換有源晶振嗎?如果有又該如何操作呢?
首先我們要了解,有源和無源的區(qū)別
無源晶振
        無源晶振也稱為晶體諧振器,晶體諧振器通常以2腳跟4腳居多,無源晶振在電路中需要助外部電路起振,自身無法起振。無源晶振一般都是接入兩個腳。
只有兩個功能腳位且不具備方向性,無需擔憂接反。單片機內(nèi)部具備振蕩電路結構,但仍需要在兩端(時鐘信號輸出腳和時鐘信號輸入腳)連接一個無源晶振和兩個與晶振負載電容(CL)匹配的外接電容(對地電容)才能組建成一套完整的時鐘電路。在該電路中,無源晶振自身無法起振。
有源晶振
        有源晶振是由石英晶振加震蕩片組成的,也稱晶體振蕩器,已經(jīng)內(nèi)置IC,自身形成一套完整的振蕩電路,施加所需額定電壓。有源晶振不需要DSP的內(nèi)部振蕩器,信號質(zhì)量好,比較穩(wěn)定,而且連接方式相對簡單。
有源晶振一般有4個腳,有個圓點標記的為1腳(空腳位),按逆時針(管腳向下)分別為2、3、4。有源晶振通常的用法:一腳懸空,二腳接地,三腳接輸出,四腳接電壓輸入。
        有源晶振引腳具備方向性,一定要找對電壓輸入腳,貼反極易導致有源晶振內(nèi)部金屬引線遭受強電流而熔斷,造成有源晶振被燒毀而停振。
 
        相對于無源晶體,有源晶振的缺陷是其信號電平是固定的,需要選擇好合適輸出電平,靈活性較差,而且價格高。
        對于時序要求敏感的應用,個人認為還是有源的晶振好,因為可以選用比較精密的晶振,甚至是高檔的溫度補償晶振。
 
        因此,有源晶振不能在原有電路中直接代替無源晶振。從技術上講,若使用有源晶振代替無源晶振,我們需要對晶振電路進行修改,具體操作是:繞開原有無源晶振振蕩電路,為有源晶振單獨提供所需標稱電壓(VCC),將信號輸出腳位(OUT)接至原有無源晶振信號輸出端。
 
幾點注意事項:
        1、需要倍頻的DSP需要配置好PLL周邊配置電路,主要是隔離和濾波;
        2、20MHz以下的晶體晶振基本上都是基頻的器件,穩(wěn)定度好,20MHz以上的大多是諧波的(如3次諧波、5次諧波等等),穩(wěn)定度差;
        因此強烈建議使用低頻的器件,畢竟倍頻用的PLL電路需要的周邊配置主要是電容、電阻、電感,其穩(wěn)定度和價格方面遠遠好于晶體晶振器件;
        3、時鐘信號走線長度盡可能短,線寬盡可能大,與其它印制線間距盡可能大,緊靠器件布局布線,必要時可以走內(nèi)層,以及用地線包圍;
        4、通過背板從外部引入時鐘信號時有特殊的設計要求,需要詳細參考相關的資料。
此外還要做一些說明:
        總體來說晶振的穩(wěn)定度等方面好于晶體,尤其是精密測量等領域,絕大多數(shù)用的都是高檔的晶振,這樣就可以把各種補償技術集成在一起,減少了設計的復雜性。
        試想,如果采用晶體,然后自己設計波形整形、抗干擾、溫度補償,那樣的話設計的復雜性將是什么樣的呢?我們這里設計射頻電路等對時鐘要求高的場合,就是采用高精度溫補晶振的,工業(yè)級的要好幾百元一個。
        特殊領域的應用如果找不到合適的晶振,也就是說設計的復雜性超出了市場上成品晶振水平,就必須自己設計了,這種情況下就要選用晶體了,不過這些晶體肯定不是市場上的普通晶體,而是特殊的高端晶體,如紅寶石晶體等等。
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