振蕩器與諧振器-

1、時(shí)常會把諧振器和振蕩器搞混。經(jīng)歷了一些時(shí)間的對比,大概整理一下。我們習(xí)慣稱晶振,這個講法其實(shí)很模糊。這里把有源的稱為振蕩器,無源的稱為諧振器。諧振器【RESONATOR】產(chǎn)生諧振頻率的電子元件,它是典型的無源器件,需要外圍電路驅(qū)動其工作,產(chǎn)生時(shí)鐘輸出。振蕩器【OSCILLATOR】是一種能量轉(zhuǎn)換裝置將直流電能轉(zhuǎn)換為具有一定頻率的交流電能,其構(gòu)成的電路叫振蕩電路,振蕩器是有源器件,振蕩器比諧振器多了一個控制電路。圖中從左到右依次為:晶體諧振器,陶瓷諧振器,晶體振蕩器,硅振蕩器。 晶體諧振器【QUARTZ CRYSTAL UNITS】【CRYSTAL】石英晶體俗稱水晶,成分SIO2,是重要的壓電材

2、料,其主要特征是其原子或分子有規(guī)律排列,反映在宏觀上是外形的對稱性。在電場的作用下,晶體內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力而形變,從而產(chǎn)生機(jī)械振動,獲得特定的頻率,利用它的這種逆壓電效應(yīng)特性來制造石英晶體諧振器。石英由于具備天然的高品質(zhì)因子“Q”,這使得晶體能在整個工作溫度和電壓范圍內(nèi)都保持很高的精確度和頻率穩(wěn)定性。 優(yōu)點(diǎn):信號電平是可變的,也就是說是根據(jù)起振電路來決定的,同樣的晶體可以適用于多種電壓,可用于多種不同時(shí)鐘信號電壓要求的片子,而且價(jià)格通常也較低。晶體諧振器的精度為1PPM(百萬分之一至100PPM。缺點(diǎn):晶體諧振器是有2個引腳的無極性元件,需要借助于時(shí)鐘電路才能產(chǎn)生振蕩信號,自身無法振蕩起來。晶體諧振

3、器相對于晶體振蕩器而言其缺陷是信號質(zhì)量較差,通常需要精確匹配外圍電路(用于信號匹配的電容、電感、電阻等,更換不同頻率的晶體時(shí)周邊配置電路需要做相應(yīng)的調(diào)整。晶體諧振器有一些等效參數(shù),不同的使用環(huán)境可能會有不同的要求,選用時(shí)還要考慮環(huán)境溫度、負(fù)載電容、頻率精度等要求,這就要求外圍振蕩電路的參數(shù)要加一些控制才能輸出穩(wěn)定的頻率。陶瓷諧振器【CERAMIC RESONATOR】陶瓷諧振器是一種用于在特定頻率產(chǎn)生振蕩的壓電式陶瓷設(shè)備。制造這種設(shè)備所用的材料在生產(chǎn)過程期間會激發(fā)諧振特性。由于這種諧振特性是處于生產(chǎn)誤差范圍內(nèi)的,并且它的品質(zhì)因數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于石英的品質(zhì)因數(shù),因此陶瓷諧振器所能提供的頻率穩(wěn)定性不如晶體

4、諧振器。通常陶瓷諧振器用于對成本較低且對性能要求不高的場合。優(yōu)點(diǎn):同晶體相比,陶瓷諧振器的成本只有晶體的一半并且尺寸較小。缺點(diǎn):同晶體相比,欠缺頻率和溫度穩(wěn)定性。其精度較差,大概在1%至0.1%之間。綜述:陶瓷諧振器的典型初始精度在0.5%至0.1%范圍內(nèi),老化或溫度變化所致的漂移可能改變這一精度范圍。廉價(jià)陶瓷諧振器的公差只有±1.1%,較高端的汽車精度則分別為±0.25%和±0.3%。未來的應(yīng)用在于汽車CAN(控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線應(yīng)用,工作溫度為-40°C 至+125°C。頻率為200KHZ至約1GHZ的低成本陶瓷諧振器適用于對時(shí)序要求不嚴(yán)格的

5、嵌入系統(tǒng)。陶瓷器件起動較快,一般體積小于石英器件。它們也更能承受沖擊與振動所有諧振元件對比: 晶體振蕩器【CRYSTAL OSCILLATOR】晶體優(yōu)點(diǎn):晶體振蕩器信號質(zhì)量好,比較穩(wěn)定,而且連接方式相對簡單(主要是做好電源濾波,通常使用一個電容和電感構(gòu)成的PI型濾波網(wǎng)絡(luò),輸出端用一個小阻值的電阻過濾信號即可,不需要復(fù)雜的配置電路。對于時(shí)序要求敏感的應(yīng)用,晶體振蕩器的性能相對較好。 缺點(diǎn):相對于晶體諧振器,晶體振蕩器的缺陷是其信號電平是固定的,需要選擇好合適輸出電平,靈活性較差,而且價(jià)格高。另外石英振蕩器要花較長的起動時(shí)間。體積:晶體振蕩器相比于無源晶體通常體積較大,隨著工藝的改善,現(xiàn)在有的晶體振蕩器是表貼的,體積和晶體諧振器相當(dāng)。硅振蕩器硅振蕩器,這種完全集成的振蕩元件是最簡單的時(shí)鐘源。這些器件可產(chǎn)生規(guī)定頻率的方波,可直接送入單片機(jī)的時(shí)鐘輸入。硅振蕩器并不依賴于機(jī)械共振特性來獲得振蕩頻率,而是基于一個內(nèi)部的RC時(shí)間常數(shù)。這樣的設(shè)計(jì)使硅