晶体、振荡器和谐振器。有什么区别?

电器工程 振荡器 水晶 术语
2022-01-26 23:51:20

我试图弄清楚晶体、振荡器和谐振器之间的区别。我开始掌握它,但我仍然有一些问题。

据我了解,振荡器是由一个晶体和两个电容器构成的。那么什么是谐振器呢?是不是术语上的区别?

如果振荡器和谐振器相似,为什么这两个项目:

http://www.digikey.com/product-detail/en/HWZT-16.00MD/535-9379-ND/675574

http://www.digikey.com/product-detail/en/FCR16.0M2G/445-1646-ND/653108

有两个引脚,没有接地。而这个

http://www.digikey.com/product-detail/en/ZTT-16.00MX/X908-ND/170095

有三个引脚,其中一个是接地的?

这三个设备中的任何一个都可以用作微控制器的外部时钟吗?

PS:解释电容器如何帮助晶体正常工作的奖励积分。:)

2个回答

陶瓷谐振器和石英晶体的工作原理相同:当施加交流信号时,它们会发生机械振动。石英晶体比陶瓷谐振器更准确,温度更稳定。谐振器或晶体本身有两个连接。左边是水晶,右边是陶瓷谐振器。

在此处输入图像描述 在此处输入图像描述

就像你说的振荡器需要额外的组件,两个电容器。使振荡器工作的有源部分是一个放大器,它提供能量以保持振荡。

在此处输入图像描述

一些微控制器有一个用于 32.768 kHz 晶振的低频振荡器,它通常具有内置电容器,因此您只需要两个晶振连接(左)。然而,大多数振荡器都需要外部电容器,然后您就有了连接:放大器的输入、放大器的输出以及电容器的接地。具有三个引脚的谐振器集成了电容器。

电容器的功能:为了使闭环放大器晶体振荡,必须具有 360° 的总相移。放大器是反相的,所以是 180°。晶体与电容器一起负责其他 180°。

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当您打开晶体振荡器时,它只是一个放大器,您还没有获得所需的频率。唯一存在的是宽带宽上的低电平噪声。振荡器将放大该噪声并将其通过晶体,然后它再次进入振荡器,振荡器再次放大它,依此类推。那不应该给你带来很多噪音吗?不,晶体的特性是,它只会通过其共振频率附近的极少量噪声。其余的都会衰减。所以最后只剩下共振频率,然后我们开始振荡。

您可以将其与蹦床进行比较。想象一群孩子随机跳上去。蹦床不会移动太多,孩子们必须做出很大的努力才能跳上 20 厘米。但一段时间后,它们将开始同步,蹦床将跟随跳跃。孩子们会用更少的努力跳得越来越高。蹦床会以其共振频率(约 1Hz)振动,很难跳得更快或更慢。那就是将被过滤掉的频率。
在蹦床上跳跃的孩子是放大器,她提供能量以保持振荡。

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MSP430 32 kHz 晶体振荡器

要回答您的问题,谐振器本质上是一种低成本的晶体。

振荡器是一个放大器电路,具有反馈使其振荡,以及一个“频率确定元件”,使其以所需的频率振荡。晶体可以制成精确的频率,如果温度或杂散电容发生变化,它的漂移很小。它也非常有效,并且需要很少的能量来保持振荡。水晶通常由石英制成,您需要为上述所有功能付费。

谐振器由陶瓷元件而不是石英制成。他们也不保持他们的频率。这对于微处理器来说可能并不重要,但如果电路用于收音机、时钟或其他时间关键型应用中,这将很重要。它们成本更低,因此用于稳定性不那么重要的地方。

微处理器通常会内置“放大器部分”,因此您需要做的就是添加谐振器或晶体。否则,您要么构建一个振荡器电路,要么您可以购买一个“振荡器模块”,它在一个罐子中包含所有必要的组件。您必须为振荡器模块供电。

对于“无关”级别的时序,一些微处理器允许使用 RC 电路(电阻器和电容器)作为频率确定元件。Microchip PIC 甚至内置了整个东西。