时钟芯片和晶振(从PCB电路板上认识了解晶振)

Posted 2023-05-28

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时钟芯片和晶振(从PCB电路板上认识了解晶振)

在PCB电路板上，有一个电子元件，如果不注意根本感觉不到它的存在，这个元件就是晶振。如果说微处理器是电脑板的核心，它就是微处理器的心脏。

晶振的概念 晶振是晶体振荡器的简称，实际上通常说的晶振也包括晶体谐振器，因为其核心都是一块石英晶体。

在了解晶振之前，先搞明白谐振与振荡这两个概念。谐振就是一起振的意思，也就是物理学上的“共振”。振荡则可以理解为周而复始的往复运动。

石英晶体按要求切割抛光并涂上银层，再从银层上引出两个电极并封装起来，就是石英晶体谐振器。石英晶体谐振器加上启振电路就是振荡器。

晶振的作用 晶振是电路中的时钟元件，能为微处理芯片提供稳定的时钟频率。晶振的频率与芯片的反应速度密切相关，晶振的频率越高，芯片的运行速度越快。平常我们说的电脑、手机有点卡，死机就是晶振频率跟不上的原故。

晶振的工作原理 晶振是利用石英晶体或陶瓷的压电效应制成的振荡器。给晶体施加电压，晶体就会产生振动；晶体振动反过来又会产生电压。晶振计时这种微观世界上的东西，微弱的电压能够让它产生变形，简直让人不可思议，但它的计时的道理与钟摆一样，虽然摆钟现在也难见到，但是毕竟还是好理解一些。

无源晶振和有源晶振

晶振的类型 晶体加上电路就成晶振。晶振按使用材料分石英晶振和陶瓷晶振；晶振按封装材料有金属、陶瓷或塑料，按引脚也分直插（DIP）和贴片（SMT）。晶振按频率又分低频晶振（以KHz计）和高频晶振（以MHz计），晶振的频率越高，耗能越大，但频率越低，自身体积会越大。晶振按电路规模又分为无源晶振和有源晶振。谐振器（Xtal）是无源晶振，振荡器（XO）是有源晶振。振荡器自带电压，无需外部元件启振就能自己振荡。谐振器加上驱动电路就变成了振荡器。

陶瓷晶振 又称陶瓷谐振器，是无源晶振，比石英晶振精度低，一般用于遥控器，玩具等产品。陶瓷晶振我还没见到贴片的，陶瓷插脚晶振分2脚和3脚，3脚晶振实际上是把2脚晶振要配置的2个电容都封装在陶瓷内了，中间的一个脚是两个电容的公共端，另外两个引脚没有极性之分，直接与芯片连接。

微波炉电路板上的陶瓷晶振

电视遥控器上的晶振

石英晶振 晶振一般来说指石英晶振，它又分石英晶体谐振器和石英晶体振荡器。石英晶体谐振器有2脚的，也有4脚的，但没有3脚的，2脚晶振两脚没有极性之分。即使是4脚晶振，基本上也都是无源晶振，实际上只有2脚有实际功能，另外2脚只是为了使晶振更牢固地固定在电路板上。4脚以上的晶振一般是石英晶体振荡器，它具有振荡功能当然也就是有源晶振了。

银行U盾上的晶振

音叉晶振 音叉晶振的石英晶片外型像一个音叉，其封装在一个圆柱内，也叫圆柱晶振。音叉晶振常用频率为32.768KHz。因常用于时钟电路也称时钟晶振。32768是2的15次方，将32768连接到一个16位计数器，第16位每变化一次，正好是1秒。时钟晶振主要为芯片提供时钟频率，以使芯片能按设计的程序启动并有序工作。

时钟上的晶振

音叉晶振

电脑显卡上的晶振

晶振上的丝印 想搞清楚晶振上的丝印LOGO、文字、数字所代表的意思是很难的，就是标注了频率有时也不知道单位大小，不过大多数默认为MHz，也有KHz，数字上的小数点后面几个数可能是表示晶振频率的精度。也可能与波特率有关。

晶振在印刷电路板上大多用Y 、 X 、表示，也有用Z，G，CR、 CRS、CRT、BC等文字符号标注的，可能根据晶振的类型，用途不同，字符也就不一样吧。

目前见到的也就是这四种晶振，也许其他晶振也见到过，特别是贴片晶振，因为不好识别，即使有丝印也很难看清，如果PCB板上没有标注，要认识了解估计电子工程师都有难度。