有源晶振与无源晶振的互换方法及注意事项
一、有源晶振和无源晶振可以互换吗?
晶振有多种,最常见的分为有源跟无源。虽然有源晶振跟无源晶振有差别,但是,都是晶振,能不能在同一个电路中互换呢?答案是可以的。
首先要了解,有源晶振跟无源晶振的差别,有源晶振由石英晶体加震荡片组成的,也称为晶体振荡器。有源晶振不需要DSP的内部振荡器,信号质量好,比较稳定,连接方式也简单。有源晶振脚位接法为:1脚悬空,2脚接地,3脚输出,4脚电压。
无源晶振也称为晶体谐振器,晶振脚位通常以2脚跟4脚居多,无源晶振在电路中需要借助外部电路起振,自身无法起振。无源晶振一般都是接入两个脚,虽然有一些无源晶振有四个脚,但是接入电路时还是跟两脚的无源晶振一样。无源晶振加上外部电路后,就相当于变成了一个有源晶振。
有源晶振不能直接替代无源晶振,需要对电路做适当的改动。事实上,有源晶振是无源晶振的基础上做的振荡器,而无源晶振只是一个小元件。在电路中,需要将无源晶振的振荡电路绕开,单独为有源晶振代供电,将信号输出端接至原来无源晶振的信号输出端即可。
注意!信号输出端的负载阻抗要匹配,否则,可能会有输出波形不良。
二、无源晶体与有源晶振的区别及用法
1、无源晶体:
无源晶体需要用DSP片的内部振荡器,在datasheet上有建议的连接方法。无源晶体没有电压的问题,信号电平是可变的,也就是说是根据起振电路来决定的,同样的晶体可以适用于多种电压,可用于多种不同时钟信号电压要求的DSP,而且价格通常也较低,因此对于一般的应用如果条件许可建议用晶体,这尤其适合于产品线丰富批量大的生产者。
无源晶体相对于晶振而言其缺陷是信号质量较差,通常需要精确匹配外围电路(用于信号匹配的电容、电感、电阻等),更换不同频率的晶体时周边配置电路需要做相应的调整。建议采用精度较高的石英晶体,尽可能不要采用精度低的陶瓷晶体。
2、有源晶振:
有源晶振不需要DSP片的内部振荡器,信号质量好,比较稳定,而且连接方式相对简单(主要是做好电源滤波,通常使用一个电容和电感构成的PI型滤波网络,输出端用一个小阻值的电阻过滤信号即可),不需要复杂的配置电路。
有源晶振通常的用法:一脚悬空,二脚接地,三脚接输出,四脚接电压。相对于无源晶体,有源晶振的缺陷是其信号电平是固定的,需要选择好合适输出电平,灵活性较差,而且价格高。
对于晶振要求敏感的应用,个人认为还是有源的晶振好,因为可以选用比较精密的晶振,甚至是高档的温度补偿晶振。有些DSP内部没有起振电路,只能使用有源的晶振,如TI的6000系列等。有源晶振相比于无源晶体通常体积较大,但现在许多有源晶振是表贴的,体积和晶体相当,有的甚至比许多晶体还要小。
注意事项:
(1)总频差:在规定的时间内,由于规定的工作和非工作参数全部组合而引起的晶体振荡器频率与给定标称频率的最大频差。
(2)频率温度稳定度:在标称电源和负载下,工作在规定温度范围内的不带隐含基准温度或带隐含基准温度的最大允许频偏。
(3)频率稳定预热时间:以晶体振荡器稳定输出频率为基准,从加电到输出频率小于规定频率允差所需要的时间。
(4)频率老化率:在恒定的环境条件下测量振荡器频率时,振荡器频率和时间之间的关系。这种长期频率漂移是由晶体元件和振荡器电路元件的缓慢变化造成的,可用规定时限后的最大变化率(如±10ppb/天,加电72小时后),或规定的时限内最大的总频率变化(如:±1ppm/(第一年)和±5ppm/(十年))来表示。
(5)频率压控范围:将频率控制电压从基准电压调到规定的终点电压,晶体振荡器频率的最小峰值改变量。
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