時(shí)鐘信號(hào)是處理器電路開(kāi)始工作的基本條件之一，在電路中有著非常重要的作用。當(dāng)智能手機(jī)接上電源之后，電源電路兩端就會(huì)產(chǎn)生3.7V的電壓，這個(gè)電壓直接為處理器內(nèi)部的振蕩器供電，隨即時(shí)鐘電路開(kāi)始工作，為處理器芯片內(nèi)部的微處理器電路中的開(kāi)機(jī)模塊提供所需的時(shí)鐘頻率。

這個(gè)過(guò)程中，最重要的是如何產(chǎn)生穩(wěn)定可靠的時(shí)鐘頻率。這就歸功于下面我們要講的晶振。

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石英晶體振蕩器在遠(yuǎn)程通信、衛(wèi)星通信、移動(dòng)電話系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)（GPS）、導(dǎo)航、遙控、航空航天、高速計(jì)算機(jī)、精密計(jì)測(cè)儀器及消費(fèi)類民用電子產(chǎn)品中，作為標(biāo)準(zhǔn)頻率源或脈沖信號(hào)源，提供頻率基準(zhǔn)，是其它類型的振蕩器所不能替代的。

下面的介紹主要分為以下幾個(gè)內(nèi)容：

1、手機(jī)中的時(shí)鐘電路

2、晶振的工作原理

3、晶振的關(guān)鍵性能參數(shù)

4、不同晶振類型介紹

1、 手機(jī)中的時(shí)鐘電路

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典型的時(shí)鐘電路如上圖所示，晶振兩端分別并聯(lián)接地電容（幾十pf量級(jí)），輸入輸出端則接在芯片對(duì)應(yīng)端口。晶振兩端存在一個(gè)電壓差（~8V），保證晶振正常工作。

2、 晶振工作原理

石英晶振是利用了石英晶體的壓電效應(yīng)而制成的一種諧振器件。

它的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示，是從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片（簡(jiǎn)稱晶片，正方形、矩形或圓形等），在它的兩個(gè)對(duì)應(yīng)面上涂覆銀層作為電極，在每個(gè)電極上各焊一根引線接到管腳上，再加上封裝殼就構(gòu)成了石英晶體諧振器，簡(jiǎn)稱石英晶振或晶振。其產(chǎn)品一般為金屬封裝，也有玻璃殼、陶瓷（精度較低）或塑料封裝的。

石英晶體的壓電效應(yīng)：若在石英晶體的兩個(gè)電極上加一個(gè)電場(chǎng)，晶體就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械形變。反之，若在晶片的兩側(cè)施加機(jī)械壓力，則在晶片相應(yīng)的方向上將產(chǎn)生電場(chǎng)。整個(gè)過(guò)程是可逆的。

在一般情況下，晶片機(jī)械振動(dòng)的振幅和交變電場(chǎng)的振幅非常微小，但當(dāng)外加交變電壓的頻率為某一特定值時(shí)，振幅明顯加大，比其他頻率下的振幅大得多，這種現(xiàn)象稱為壓電諧振，它與LC回路的諧振現(xiàn)象十分相似。它的諧振頻率與晶片的切割方式、幾何形狀、尺寸等有關(guān)。

晶振在電氣上可以等效成一個(gè)電容和一個(gè)電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個(gè)電容的二端網(wǎng)絡(luò)，電工學(xué)上這個(gè)網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)諧振點(diǎn)，以頻率的高低分其中較低的頻率為串聯(lián)諧振，較高的頻率為并聯(lián)諧振。由于晶體自身的特性致使這兩個(gè)頻率的距離相當(dāng)?shù)慕咏?#xff0c;在這個(gè)極窄的頻率范圍內(nèi)，晶振等效為一個(gè)電感，所以只要晶振的兩端并聯(lián)上合適的電容它就會(huì)組成并聯(lián)諧振電路。

這個(gè)并聯(lián)諧振電路加到一個(gè)負(fù)反饋電路中就可以構(gòu)成正弦波振蕩電路，由于晶振等效為電感的頻率范圍很窄，所以即使其他元件的參數(shù)變化很大，這個(gè)振蕩器的頻率也不會(huì)有很大的變化。晶振有一個(gè)重要的參數(shù)，那就是負(fù)載電容值，選擇與負(fù)載電容值相等的并聯(lián)電容，就可以得到晶振標(biāo)稱的諧振頻率。一般的晶振振蕩電路都是在一個(gè)反相放大器（注意是放大器不是反相器）的兩端接入晶振，再有兩個(gè)電容分別接到晶振的兩端，每個(gè)電容的另一端再接到地，這兩個(gè)電容串聯(lián)的容量值就應(yīng)該等于負(fù)載電容，請(qǐng)注意一般IC的引腳都有等效輸入電容，這個(gè)不能忽略。一般的晶振的負(fù)載電容為15p或12.5p，如果再考慮元件引腳的等效輸入電容，則兩個(gè)22p的電容構(gòu)成晶振的振蕩電路就是比較好的選擇。

3、 晶振的關(guān)鍵性能參數(shù)

• 標(biāo)稱頻率：振蕩器輸出的中心頻率或頻率的標(biāo)稱值。
• 調(diào)整頻率：在指定溫度范圍內(nèi)振蕩器輸出頻率相對(duì)于25℃時(shí)測(cè)量值的最大允許頻率偏差。
• 負(fù)載電容：是指在電路中跨接晶體兩端總外界有效電容。
• 工作溫度范圍：能夠保證振蕩器輸出頻率及其化各種特性符合指標(biāo)的溫度范圍。
• 頻率溫度穩(wěn)定度：在標(biāo)稱電源和負(fù)載電容下，工作在規(guī)定溫度范圍內(nèi)的不帶隱含基準(zhǔn)溫度或帶隱含基準(zhǔn)溫度的最大允許頻偏。
• 激勵(lì)電平：晶體工作時(shí)所消耗功率的表征值。
• 老化率：在確定時(shí)間內(nèi)輸出頻率的相對(duì)變化。
• 基頻：在振動(dòng)模式最低出人階次的振動(dòng)頻率。
• 泛音：晶體連續(xù)振動(dòng)所疊加的機(jī)械諧波。
• 中心頻率：晶體振蕩時(shí)所表現(xiàn)出來(lái)的頻帶中心,以中心頻率為準(zhǔn).一般用MHZ或KHZ做單位。

4、 不同晶振類型介紹

晶振一般分為有源晶振和無(wú)源晶振。兩者的區(qū)別在于：

無(wú)源晶振是一種無(wú)極性元件，需要借助于時(shí)鐘電路才能產(chǎn)生振蕩信號(hào)，自身無(wú)法振蕩起來(lái)。通過(guò)在晶振兩電極上加一定電壓產(chǎn)生形變，從而給IC提供一個(gè)正弦波形。通過(guò)IC的內(nèi)部整形和PLL電路后產(chǎn)生方波，然后輸入給下級(jí)電路；有源晶振就是把頻率部分和驅(qū)動(dòng)PLL電路集成在IC外部，自成一體，直接輸出方波供下級(jí)電路使用。

無(wú)源晶振（晶體諧振器）有插件和貼片之分，貼片又分為兩腳和四腳，四腳貼片其對(duì)腳為有效腳，剩下兩腳可以作為接地，也可以懸空不起太大作用；而有源晶振（晶體振蕩器）均為四腳：1腳為使能端，2腳為接地端，3腳為輸出端，4腳為電源端。

石英晶體振蕩器分還可以分為

非溫度補(bǔ)償式晶體振蕩器

溫度補(bǔ)償晶體振蕩器（TCXO）

電壓控制晶體振蕩器（VCXO）

恒溫控制式晶體振蕩器（OCXO）

數(shù)字化/μp補(bǔ)償式晶體振蕩器（DCXO/MCXO）等幾種類型。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的手机时钟电路中晶振的工作原理简介的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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