晶振有哪些常见类型?晶振的分类及测量
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石英晶体振荡器是利用石英晶体(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。
晶体振荡器具有以下几个特点:
频率稳定性高:晶体振荡器采用晶体谐振器作为振荡元件,晶体谐振器的谐振频率非常稳定,因此晶体振荡器的频率稳定性也很高。晶体振荡器的频率稳定度可以达到非常高的级别,一般在百万分之一甚至更高的范围内。
温度漂移小:晶体振荡器的频率与温度之间的关系非常稳定,温度变化对晶体振荡器频率的影响非常小。这使得晶体振荡器在工作温度范围内具有很高的频率稳定性。寿命长:晶体振荡器的振荡元件是晶体谐振器,它的工作寿命非常长。晶体振荡器的寿命通常可以达到数十年以上,因此可以长期保持良好的频率稳定性。
抗干扰性强:晶体振荡器的反馈电路采用数字逻辑电路,其稳定性和抗干扰性都非常好。因此,晶体振荡器具有较强的抗干扰能力,可以在电磁干扰较强的环境下正常工作。尺寸小:晶体振荡器采用微型化设计,其体积非常小,因此可以广泛应用于各种小型电子设备中。
按照使用温度来区分:温补晶振与恒温晶振
恒温晶振:即恒温晶体振荡器,英文简称为OCXO(Oven ControlLED Crystal Oscillator),是利用恒温槽使晶体振荡器中石英晶体谐振器的温度保持恒定,将由周围温度变化引起的振荡器输出频率变化量削减到最小的晶体振荡器。OCXO是由恒温槽控制电路和振荡器电路构成的。通常人们是利用热敏电阻“电桥“构成的差动串联放大器,来实现温度控制。
温补晶振:即温度补偿晶体振荡器,英文简称TCXO(Temperature Compensate X'tal (crystal) Oscillator),是器件内部采用电子(模拟或数字)方式补偿晶体元件减小其频率一温度偏移的振荡器。温补晶体振荡器是利用晶体负载电抗随温度的变化而补偿晶体元件的频率温度稳定度,以达到补偿目的的晶体振荡器。
温补晶振术语来自石英晶体振荡器的一种补偿方式已达到产品应用方面的精度要求。温补晶振定义是将压电石英晶体原有的物理特性(压电效应下频率随温度成三次曲线变化)通过外围电路逆向改变使得石英晶体原有频率随温度的变化尽可能的变小的一种补偿方式所做的石英晶体振荡器。
对于晶振的检测,通常仅能用示波器(需要通过电路板给予加电)或频率计实现。万用表或其它测试仪等是无法测量的。如果没有条件或没有办法判断其好坏时,那只能采用代换法了,这也是行之有效的。晶振常见的故障有:(a)内部漏电;(b)内部开路;(c)变质频偏;(d)与其相连的外围电容漏电。从这些故障看, 使用万用表的高阻档和测试仪的VI曲线功能应能检查出(C),(D)项的故障,但这将取决于它的损坏程度。具体如下:
1、用万用表(R×10k挡)测晶振两端的电阻值。若为无穷大,说明晶振无短路或漏电;再将试电笔插入市电插孔内,用手指捏住晶振的任一引脚,将另一引脚碰触试电笔顶端的金属部分,若试电笔氖泡发红,说明晶振是好的;若氖泡不亮,则说明晶振损坏。
2、用万用表测量晶振的电压值。 可以用万用表测量晶振两个引脚电压是否是芯片工作电压的一半,比如工作电压是5V则测出的是否是2.5V左右。另外如果用镊子碰晶体另外一个脚,这个电压有明显变化,证明是起振了的。
3、用数字电容表(或数字万用表的电容档)测量其电容。一般损坏的晶振容量明显减小(不同的晶振其正常容量具有一定的范围)
4、贴近耳朵轻摇。若有声音就一定是坏的(内部的晶体已经碎了,还能用的话频率也变了)
5、测试输出脚电压。一般正常情况下,大约是电源电压的一半。因为输出的是正弦波(峰峰值接近源电压),用万用表测试时,就差不多是一半啦。
6、用代换法或示波器测量。用同型号的正常晶振来替换原来的晶振,如果电路有稳定的脉冲,则说明原来的晶振已损坏,反之则不然。或者直接用示波器来检测电路中是否有稳定的脉冲信号,若有则说明晶振未损坏,反之则不然。