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晶振作為電子產品“心臟”關鍵部分，什么原理起到什么作用
晶振作為電子產品“心臟”的關鍵部分，究竟是什么原理，能起到什么作用
如果要在電子產品中找到類似人體心臟的細節，我開始想到的就是晶振。電子產品的CPU能夠有條不紊的運行，除了電源供給能量之外，晶振功不可沒，它的作用就是能夠給CPU提供時鐘頻率，特點就是穩定性極高。
2023-01-11 11:33:43深圳恒譽信電子有限公司
晶振作為電子產品“心臟”的關鍵部分，究竟是什么原理，能起到什么作用
如果要在電子產品中找到類似人體心臟的細節，我開始個想到的就是晶振。電子產品的CPU能夠有條不紊的運行，除了電源供給能量之外，晶振功不可沒，它的作用就是能夠給CPU提供時鐘頻率，特點就是穩定性極高。
接下來我們就來說說這個小玩意兒到底是怎么工作的。
晶振的英語是Crystal，她的意思是晶體、水晶，晶振的種類繁多，這是它的結構示意圖，由外殼和他的兩個引腳組成，在引腳附近的是絕緣體，作用是防止引腳和金屬外殼短路。
中間是覆銀層，當給覆銀層加上電壓之后，兩個銀層之間會形成電場，覆銀層中間是石英晶體，也是這個晶振的和信，這一塊兒石英晶體是按照一定方位從二氧化硅上切下來的薄片，形狀為矩形或者圓形。
文章相對比較長，字數比較多，大家可以先打開頭像關注我，之后慢慢看，///插播一條：我自己在今年年初錄制了一套還比較系統的入門單片機教程，想要的同學找我拿就行了免費的，私信我就可以哦~點我頭像左下角黑色字體加我也能領取哦。較近比較閑，帶做畢設，帶學生參加省級或以上比賽///
晶振能產生穩定的頻率，主要利用的是石英晶體的壓電效應。當我們給石英晶體施加電壓時，石英晶體就會產生機械變形，變形之后就會產生電壓，以此往復。
我們不停地給石英晶體交變的電壓，它就能產生穩定的振動頻率，以下是晶振的電路符號，這是它的等效電路。
當我們輸入信號的頻率等于諧振頻率時，可以把LC串聯阻抗看做0，此時稱為串聯諧振，當發生串聯諧振時，它的整體阻抗很小，而發生并聯諧振時它的整體阻抗很大。晶振就是工作在串聯諧振或者并聯諧振的情況下。
既然LC等效電路也能發生這樣的諧振，那是不是可以用LC等效電路替代晶振？當然不可以，有一個評價的指標叫做品質因數，品質因數越大越好，LC電路的品質因數只有幾百，而晶振的品質因數卻高達幾十萬上百萬。
還有一個疑惑的地方就是需要給晶振交變的電壓，我們知道CPU的時鐘源頭來自晶振，那又有誰負責給晶振交變的電壓呢？這得靠振蕩電路來實現了。
這是一個皮爾斯振蕩電路，黃色部分是一個反向器，它兼具把信號放大的作用，在它的輸出端能輸出穩定的頻率，而是靠一個晶振是不能輸出穩定的頻率，它必須搭配振蕩電路才可以正常工作。
這個皮爾斯振蕩電路很常見，比如單片機的外面晶振電路就是利用了皮爾斯振蕩電路，在單片機內部集成了一個反向器和一個電阻，所以這個晶振能正常工作。
這個電路之所以能起振，依靠的是電路里面的噪聲。當這個反相器剛上電時，放大了各種頻率的噪聲信號，然后這個信號會傳輸給晶振，而晶振只允許頻率等于諧振頻率的信號通過，這就實現了對信號的選擇。
可以把晶振的作用看作是濾波，濾掉不是諧振信號的頻率，等于諧振信號的頻率被反饋到了輸入端，又一次被放大，以此往復，這個振蕩電路就能產生穩定的頻率，這就是晶振的工作原理，CPU的時鐘源就是這么產生的。
常見的晶振有這些頻率，上述我們講的都是無源晶振，還有一種是有源晶振，還有四個引腳，只不過把這些電路做成了一個芯片，把芯片和晶振封裝到了一個殼子里面，它其實就是一個振蕩器，這樣我們給他通上電，它就能發出穩定的頻率了。
如果要在電子產品中找到類似人體心臟的細節，我開始個想到的就是晶振。電子產品的CPU能夠有條不紊的運行，除了電源供給能量之外，晶振功不可沒，它的作用就是能夠給CPU提供時鐘頻率，特點就是穩定性極高。
接下來我們就來說說這個小玩意兒到底是怎么工作的。
晶振的英語是Crystal，她的意思是晶體、水晶，晶振的種類繁多，這是它的結構示意圖，由外殼和他的兩個引腳組成，在引腳附近的是絕緣體，作用是防止引腳和金屬外殼短路。
中間是覆銀層，當給覆銀層加上電壓之后，兩個銀層之間會形成電場，覆銀層中間是石英晶體，也是這個晶振的和信，這一塊兒石英晶體是按照一定方位從二氧化硅上切下來的薄片，形狀為矩形或者圓形。
文章相對比較長，字數比較多，大家可以先打開頭像關注我，之后慢慢看，///插播一條：我自己在今年年初錄制了一套還比較系統的入門單片機教程，想要的同學找我拿就行了免費的，私信我就可以哦~點我頭像左下角黑色字體加我也能領取哦。較近比較閑，帶做畢設，帶學生參加省級或以上比賽///
晶振能產生穩定的頻率，主要利用的是石英晶體的壓電效應。當我們給石英晶體施加電壓時，石英晶體就會產生機械變形，變形之后就會產生電壓，以此往復。
我們不停地給石英晶體交變的電壓，它就能產生穩定的振動頻率，以下是晶振的電路符號，這是它的等效電路。
當我們輸入信號的頻率等于諧振頻率時，可以把LC串聯阻抗看做0，此時稱為串聯諧振，當發生串聯諧振時，它的整體阻抗很小，而發生并聯諧振時它的整體阻抗很大。晶振就是工作在串聯諧振或者并聯諧振的情況下。
既然LC等效電路也能發生這樣的諧振，那是不是可以用LC等效電路替代晶振？當然不可以，有一個評價的指標叫做品質因數，品質因數越大越好，LC電路的品質因數只有幾百，而晶振的品質因數卻高達幾十萬上百萬。
還有一個疑惑的地方就是需要給晶振交變的電壓，我們知道CPU的時鐘源頭來自晶振，那又有誰負責給晶振交變的電壓呢？這得靠振蕩電路來實現了。
這是一個皮爾斯振蕩電路，黃色部分是一個反向器，它兼具把信號放大的作用，在它的輸出端能輸出穩定的頻率，而是靠一個晶振是不能輸出穩定的頻率，它必須搭配振蕩電路才可以正常工作。
這個皮爾斯振蕩電路很常見，比如單片機的外面晶振電路就是利用了皮爾斯振蕩電路，在單片機內部集成了一個反向器和一個電阻，所以這個晶振能正常工作。
這個電路之所以能起振，依靠的是電路里面的噪聲。當這個反相器剛上電時，放大了各種頻率的噪聲信號，然后這個信號會傳輸給晶振，而晶振只允許頻率等于諧振頻率的信號通過，這就實現了對信號的選擇。
可以把晶振的作用看作是濾波，濾掉不是諧振信號的頻率，等于諧振信號的頻率被反饋到了輸入端，又一次被放大，以此往復，這個振蕩電路就能產生穩定的頻率，這就是晶振的工作原理，CPU的時鐘源就是這么產生的。
常見的晶振有這些頻率，上述我們講的都是無源晶振，還有一種是有源晶振，還有四個引腳，只不過把這些電路做成了一個芯片，把芯片和晶振封裝到了一個殼子里面，它其實就是一個振蕩器，這樣我們給他通上電，它就能發出穩定的頻率了。
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