石英晶体振荡器电路设计要点:(1)在PCB设计是,晶振的外壳必须接地,可以防止晶振的向往辐射,也可以屏蔽外来的干扰.(2)晶振下面要铺地,可以防止干扰其他层.因为有些人在布多层板的时候,顶层和底层不铺地,但是建议晶振所在那一块铺上地. (3)石英晶振底下不要布线,周围5mm的范围内不要布线和其他元器件(有的书是建议300mil范围内,大家可以参考),主要是防止晶振干扰其他布线和器件.
石英晶振是采用石英晶片制成的,而不同频率的石英晶振对应的石英晶片的大小、厚薄是不一样的,一般来讲,石英晶振的频率越高,需要的石英晶片越薄.比如40MHZ的石英晶体所需的晶片厚度是41.75毫米,這樣的厚度還算可以做到,但100MHZ的石英晶体,所需的晶片厚度则是16.7毫米.即使厚度可做到但損耗非常高,製成成品後輕輕一跌晶片就碎裂.所以一般在高频的晶体就要采用三次泛音、五次泛音、七次泛音的技术来达到了.
比如基频为20MHZ的石英贴片晶振晶体,五次泛音之后就可以得到100MHZ的晶体.一般以经验来讲,40MHZ以下基本都是基频晶振,而40MHZ以上,则是泛音晶振了.
两者在用法上也是有一定的区别的,比如基频的晶体,只需要接入适当的电容就可以工作,而泛音晶体则需要电感与电容配合使用才可振出泛音频率,否则就只能振出基频了.
如下图所示晶振电路:
首先:因为每一种石英晶振都有各自的特性,所以最好按制造厂商所提供的数值选择外部元器件.石英晶体作为滤波、振荡元件已广泛应用在广播通讯、电子测量、航空、航天等方面.其发展历史只有短短几十年,美国是发展石英晶体最早的国家.最近一、二十年来,由于PCS、GSM、GPS、PDC、CDMA等诸多移动通讯技术的需求,石英晶体振荡器中的石英晶体谐振器不再是单一元件,它已发展成为组件,而且几乎全部以集成化、全集成化、全数字化形式展现出来,体积比过去缩小了数倍乃至数十倍.
石英晶体振荡器由晶体振荡电路和输出电路两部分构成.石英晶体振荡器电路分为并联晶体振荡电路和串联晶体振荡电路,常用并联晶体振荡电路.晶体工作在串联谐振频率ωS和并联谐振频率ωP之间,即呈现感抗.而振荡性能的优劣由晶体的品质、切割取向、振子结构及振荡电路共同决定.图1为AT切割和SC切割的频率温度特性曲线.可以看出,SC切割有高的静态和动态f-t稳定性、良好的老化率和相位噪声,但缺点是频率牵引灵敏度低、成本高.
最常用的振荡电路是集电极交流接地的考毕兹振荡电路(如图2所示).此电路的优点是电路简单、可靠、稳定.
输出电路的作用是对振荡获得的正弦信号进行缓冲、放大、整形,得到图3所示的标准输出电平,驱动负载或后级门电路.这里,还经常用到逻辑电平转换电路和分频、倍频电路.
其输出正弦波电平用Vp-p、VRMS或dBm表示,dBm的计算式为:
)1log(10mWPdBm?必要时,还须注明谐波抑制比.方波或矩形波输出电平应注明TTL、CMOS、HCMOS还是ECL、直流分量值,并且表示出占空比、上升时间、下降时间等其它相应参数.
标准输出负载为50Ω、1kΩ、10kΩ∥10pF或用驱动几个门电路表示,如驱动2个门,5个门电路.
对石英晶体振荡器的噪声系数有特殊要求时,则应严格设计振荡、放大电路及电源.譬如主振选用低噪声管、低噪声压控电压并使振荡在低电压工作,各级电路必须匹配以保证无反射、辐射.
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其实平板电脑内部构造并不复杂,一块中控板,CPU处理器,,以及一堆的贴片电容电阻系列。不过随着平板电脑生产的企业越来越多高利润时代即将终结,接下来的将是平板电脑企业的寒冬!不过话又说回来,不管这平板电脑出来有没给大家带来生活上的便利不说,到是可以理解成平板电脑给一部分零配件商带来了一场商机,比如内部的使用的石英晶振就给晶振行业带来了不小的订单,一台小小的平板电脑内部最少使用3颗石英晶振,其中一颗是32.768K晶振,2颗是贴片晶振,16M3225mm贴片晶振,或者是32.0M3225mm体积的贴片晶振,目前就刚中国境内就有销售除2.5亿台平板电脑,2.5亿*3=7.5亿颗石英晶振,况且还有一系列的电容电阻类电子元件。
石英晶体与晶体振荡器统称为晶振,能够提供高精度和高稳定度的振荡信号,被广泛应用于彩电、计算机、遥控器等各类振荡电路中,以及通信系统中用于频率发生器、为数据处理设备产生时钟信号和为特定系统提供基准信号.
晶振结构:晶振是用石英晶体(二氧化硅的结晶体)的压电效应制成的一种谐振器件,它的基本构成大致是:从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片(简称为晶片,它可以是正方形、矩形或圆形等),在它的两个对应面上涂敷银层作为电极,在每个电极上各焊一根引线接到管脚上,再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器,简称为石英晶体或晶体、晶振.其产品一般用金属外壳封装,也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的.
压电效应:若在石英晶体的两个电极上加一电场,晶片就会产生机械变形.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,这种物理现象称为压电效应.如果在晶片的两极上加交变电压,晶片就会产生机械振动,同时晶片的机械振动又会产生交变电场.
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.
石英晶振同时也分为无源晶振和有源晶振两种类型.无源晶振与有源晶振(谐振)的英文名称不同,无源晶振为crystal(晶体),而有源晶振则叫做oscillator(振荡器).无源晶振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,需要外接电路,所以“无源晶振”这个说法并不准确;有源晶振是一个完整的谐振振荡器,内含IC电路,加上电压就会振荡起来.谐振振荡器包括石英(或其晶体材料)晶体谐振器,陶瓷谐振器,LC 谐振器等.
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