晶振的选型与用法

showmaker · 发表于 2021-12-6 09:59

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晶振分类
晶振，即晶体振荡器。按照工作原理，可将其分为晶体（Crystal）和振荡器（Oscillator）。两者的区别很简单：Oscillator=Crystal+信号调理单路，振荡器只要供电就可以直接输出方波信号，下图是两种晶振的原理图符号。

Crystal就是我们平常说所的无源晶振，Oscillator是我们平常说所的有源晶振。

工作原理
参见我的另一篇文章《无源晶振晶振（Crystal）的工作原理》
常见品牌
NKD，Epson，京瓷，台湾鸿星，台湾TXC，微晶，KDS，杭州鸿星等。京瓷是晶振界的老大，其掌握着晶振陶瓷底座的生产技术，日系、台系大部分品牌都需要找京瓷拿货做晶振。
Crystal晶体的使用方法
下图是一个典型的原理图应用，我们该如何选择两个电容的值呢？

通常晶振会给出负载电容CL的大小，例如12pF，那么在选取外部C2582和C2523时，需要满足如下公式：

Cr表示PCB走线寄生电容和IC管脚计生电容，通常3~5pF。
也就是说，C1和C2串联后的容值再加上寄生电容值，要与规格书标称的容值相等。要理解C1和C2为什么是串联，需要理解电容三点式震荡电路，参考《无源晶振晶振（Crystal）的工作原理》

还有一个使用技巧：对于IC内部，XI和XO之间通常是一个反相器，在这两个管脚之间接一个几M欧姆的电阻，能够使反相器在震荡初始时处于线性状态。Iphone的这个电阻是511K，除此之外，在XO输出的地方还预留了0ohm位置，防止晶振过分驱动，损坏晶振。

如何判断晶振工作在最佳状态（晶振的测量方法）：

选用负载电容小的探头，最好的是有源探头，因为无缘探头通常就已经10pF了。
工作良好的晶振，输出波形是漂亮的正弦波，峰峰值大于电源的70%。如果输出幅度偏小，要适当减小两个负载电容C1和C2. 反之，如果波形峰峰值偏大或者出现畸形，要增大C1和C2.
测量时，如果晶振停震动，说明探头阻抗太小，要更换一个阻抗大的探头，或者串一个电容测试。