一、什么是晶振

　　晶振是晶體振蕩器的簡(jiǎn)稱。晶體振蕩器是指從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片（簡(jiǎn)稱為晶片），石英晶體諧振器，簡(jiǎn)稱為石英晶體或晶體、晶振；而在封裝內(nèi)部添加IC組成振蕩電路的晶體元件稱為晶體振蕩器。其產(chǎn)品一般用金屬外殼封裝，也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的。

　　二、晶振功能作用

　　晶振在應(yīng)用具體起到的作用，微控制器的時(shí)鐘源可以分為兩類：基于機(jī)械諧振器件的時(shí)鐘源，如晶振、陶瓷諧振槽路；RC（電阻、電容）振蕩器。一種是皮爾斯振蕩器配置，適用于晶振和陶瓷諧振槽路。另一種為簡(jiǎn)單的分立RC振蕩器。基于晶振與陶瓷諧振槽路的振蕩器通常能提供非常高的初始精度和較低的溫度系數(shù)。RC振蕩器能夠快速啟動(dòng)，成本也比較低，但通常在整個(gè)溫度和工作電源電壓范圍內(nèi)精度較差，會(huì)在標(biāo)稱輸出頻率的5%至50%范圍內(nèi)變化。但其性能受環(huán)境條件和電路元件選擇的影響。需認(rèn)真對(duì)待振蕩器電路的元件選擇和線路板布局。在使用時(shí)，陶瓷諧振槽路和相應(yīng)的負(fù)載電容必須根據(jù)特定的邏輯系列進(jìn)行優(yōu)化。具有高Q值的晶振對(duì)放大器的選擇并不敏感，但在過(guò)驅(qū)動(dòng)時(shí)很容易產(chǎn)生頻率漂移（甚至可能損壞）。影響振蕩器工作的環(huán)境因素有：電磁干擾（EMI）、機(jī)械震動(dòng)與沖擊、濕度和溫度。這些因素會(huì)增大輸出頻率的變化，增加不穩(wěn)定性，并且在有些情況下，還會(huì)造成振蕩器停振。上述大部分問(wèn)題都可以通過(guò)使用振蕩器模塊避免。這些模塊自帶振蕩器、提供低阻方波輸出，并且能夠在一定條件下保證運(yùn)行。最常用的兩種類型是晶振模塊和集成RC振蕩器（硅振蕩器）。晶振模塊提供與分立晶振相同的精度。硅振蕩器的精度要比分立RC振蕩器高，多數(shù)情況下能夠提供與陶瓷諧振槽路相當(dāng)?shù)木取?/p>

　　選擇振蕩器時(shí)還需要考慮功耗。分立振蕩器的功耗主要由反饋放大器的電源電流以及電路內(nèi)部的電容值所決定。CMOS放大器功耗與工作頻率成正比，可以表示為功率耗散電容值。比如，HC04反相器門(mén)電路的功率耗散電容值是90pF。在4MHz、5V電源下工作時(shí)，相當(dāng)于1.8mA的電源電流。再加上20pF的晶振負(fù)載電容，整個(gè)電源電流為2.2mA。陶瓷諧振槽路一般具有較大的負(fù)載電容，相應(yīng)地也需要更多的電流。相比之下，晶振模塊一般需要電源電流為10mA ~60mA。硅振蕩器的電源電流取決于其類型與功能，范圍可以從低頻（固定）器件的幾個(gè)微安到可編程器件的幾個(gè)毫安。一種低功率的硅振蕩器，如MAX7375，工作在4MHz時(shí)只需不到2mA的電流。在特定的應(yīng)用場(chǎng)合優(yōu)化時(shí)鐘源需要綜合考慮以下一些因素：精度、成本、功耗以及環(huán)境需求。

　　三、晶振的應(yīng)用

　　1．通用晶體振蕩器，用于各種電路中，產(chǎn)生振蕩頻率。

　　2．時(shí)鐘脈沖用石英晶體諧振器，與其它元件配合產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)，廣泛用于數(shù)字電路中。

　　3．微處理器用石英晶體諧振器。

　　4．CTVVTR用石英晶體諧振器。

　　5．鐘表用石英晶體振蕩器。

　　四、晶振發(fā)展趨勢(shì)

　　1、小型化、薄片化和片式化：為滿足移動(dòng)電話為代表的便攜式產(chǎn)品輕、薄、短小的要求，石英晶體振蕩器的封裝由傳統(tǒng)的裸金屬外殼覆塑料金屬向陶瓷封裝轉(zhuǎn)變。例如TCXO這類器件的體積縮小了30～100倍。采用SMD封裝的TCXO厚度不足2mm，目 前 5×3mm尺寸的器件已經(jīng)上市。

　　2、高精度與高穩(wěn)定度，無(wú)補(bǔ)償式晶體振蕩器總精度也能達(dá)到±25ppm，VCXO的頻率穩(wěn)定度在10～7℃范圍內(nèi)一般可達(dá)±20～100ppm，而OCXO在同一溫度范圍內(nèi)頻率穩(wěn)定度一般為±0.0001～5ppm，VCXO控制在±25ppm以下。

　　3、低噪聲，高頻化，在GPS通信系統(tǒng)中是不允許頻率顫抖的，相位噪聲是表征振蕩器頻率顫抖的一個(gè)重要參數(shù)。OCXO主流產(chǎn)品的相位噪聲性能有很大改善。除VCXO外，其它類型的晶體振蕩器最高輸出頻率不超過(guò)200MHz。例如用于GSM等移動(dòng)電話的UCV4系列壓控振蕩器，其頻率為650～1700MHz，電源電壓2.2～3.3V，工作電流8～10mA。

　　4、低功耗，快速啟動(dòng)，低電壓工作，低電平驅(qū)動(dòng)和低電流消耗已成為一個(gè)趨勢(shì)。電源電壓一般為3.3V。許多TCXO和VCXO產(chǎn)品，電流損耗不超過(guò)2mA。石英晶體振蕩器的快速啟動(dòng)技術(shù)也取得突破性進(jìn)展。例如日本精工生產(chǎn)的VG—2320SC型VCXO，在±0.1ppm規(guī)定值范圍條件下，頻率穩(wěn)定時(shí)間小于4ms。日本東京陶瓷公司生產(chǎn)的SMDTCXO，在振蕩啟動(dòng)4ms后則可達(dá)到額定值的90%。OAK公司的10～25MHz的OCXO產(chǎn)品，在預(yù)熱5分鐘后，則能達(dá)到±0.01ppm的穩(wěn)定度。

　　五、如何使用萬(wàn)用表判斷晶振的好壞

　　1、先打開(kāi)萬(wàn)用表，把萬(wàn)用表旋鈕箭頭旋到直流電壓20檔位，紅表筆插到電壓孔，黑表筆插到接地孔。

　　2、然后準(zhǔn)備好待測(cè)試的板子，找到晶振的位置，并找到晶振使用的兩個(gè)腳，我用黑線標(biāo)好的。

　　3、測(cè)試點(diǎn)1：把黑表筆接地，紅表筆接到晶振的一個(gè)引腳上，測(cè)得電壓為2.02伏。

　　4.測(cè)試點(diǎn)2：把黑表筆接地，紅表筆接到晶振的另一個(gè)引腳上，測(cè)得電壓為2.18伏。

　　5.分析：由于單片機(jī)供電是5伏，所以測(cè)試電壓正常應(yīng)當(dāng)是2伏多點(diǎn)，但這兩個(gè)電壓不應(yīng)當(dāng)相等或差0.01－0.04伏，現(xiàn)在測(cè)試的是好晶振，相差電壓是0.16伏。

　　6.如果是壞晶振就有三種結(jié)果，1.其中一個(gè)腳或兩個(gè)腳電壓為0伏左右，2.其中一個(gè)腳或兩個(gè)腳電壓為5.0伏左右，3.兩個(gè)腳電壓為2.0伏左右，但兩腳相差很小。

　　7.如果出現(xiàn)上面三種結(jié)果的任一種都說(shuō)明晶振壞了。