晶体,振荡器和谐振器。有什么区别?


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我试图弄清楚晶体,振荡器和谐振器之间的区别。我已经开始理解它,但是我仍然有一些疑问。

据我了解,一个振荡器是由一个晶体和两个电容器构成的。那么谐振器是什么?术语上有区别吗?

如果振荡器和谐振器相似,为什么要选择以下两项:

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

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

有两个针脚没有接地。而这个

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

有三个引脚,其中一个是接地的?

这三种设备中的任何一种都可以用作微控制器的外部时钟吗?

PS:积分说明电容器如何帮助晶体正常工作。:)


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electronics.stackexchange.com/a/17894/638这个答案涉及晶体为何需要电容器的一些细节。
W5VO

有关晶体与谐振器的讨论,请访问:electronics.stackexchange.com/a/20893/4512
Olin Lathrop,2012年

Answers:


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陶瓷谐振器和石英晶体的工作原理相同:向它们施加交流信号时,它们会机械振动。石英晶体比陶瓷谐振器更为精确和温度稳定。谐振器或晶体本身具有两个连接。在晶体的左侧,在陶瓷谐振器的右侧。

在此处输入图片说明 在此处输入图片说明

就像您说的那样,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件是放大器,该放大器提供能量以保持振荡。

在此处输入图片说明

某些微控制器具有用于32.768 kHz晶体的低频振荡器,该振荡器通常内置有电容器,因此您只需要为晶体连接两个(左图)。但是,大多数振荡器在外部需要电容器,然后您就可以连接了:放大器的输入,放大器的输出以及电容器的地。具有三个引脚的谐振器集成了电容器。

电容器的功能:为了振荡闭环放大器,晶体必须具有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°的照顾。

编辑
当您打开一个晶体振荡器只是一个放大器时,您还没有获得所需的频率。唯一的问题是在宽带宽上存在低水平的噪声。振荡器将放大该噪声并使其通过晶体,然后在晶体上再次进入振荡器,然后再次放大它,依此类推。那不应该给您带来很大的噪音吗?不,晶体的特性使得它只能在共振频率附近通过很少量的噪声。所有其余的将被衰减。因此最后只剩下了共振频率,然后我们开始振荡。

您可以将其与蹦床进行比较。想象一堆孩子随机跳上它。蹦床移动不大,孩子们必须付出很大的努力才能跳高20厘米。但是一段时间后,它们将开始同步,蹦床将跟随跳跃。孩子们会以更少的努力跳得更高。蹦床将以其共振频率(大约1Hz)振荡,并且很难跳得更快或更慢。那就是将被滤除的频率。
在蹦床上跳跃的孩子是放大器,她提供能量以保持振荡。

进一步阅读
MSP430 32 kHz晶体振荡器


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感谢您的出色回答。现在,我得到晶体,振荡器和谐振器的问题。现在我想到了另一个问题。mC是否向振荡器提供稳定的“滴答”信号,并且振荡器放大了?还是mC将信号发送到振荡器输入,然后振荡器等待一定的时间,然后振荡器将信号发送到mC,从而再次开始该过程?
亚历克西斯K

@AlexisK-不,不是那样的。振动持续进行,放大器继续以相同的速度推动晶体。看到我的答案编辑。
stevenvh 2012年

我并不是说您必须过于严格,但是您对振荡器的工作原理的解释(如果不是完全错误的话)会误导您。当您说:“放大器是反相的,即180°。与电容器一起,晶体负责其他180°”。在这里,第一句话是正确的,但是第二句话只是胡说八道。当这个问题询问差异时,简单的解释就足够了,因此您不需要对工作原理非常全面。关于振荡器启动的解释也有其问题:它更像是一个摆动:)
Krauss

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为了回答您的问题,谐振器本质上是一种低成本的晶体。

振荡器是一个放大电路,带有反馈使其振荡,而“频率确定元件”则使其保持在所需的频率上振荡。可以制造出精确频率的晶体,如果温度或杂散电容发生变化,它的漂移将很小。它也非常有效,只需很少的功率即可保持振荡。晶体通常由石英制成,您需要为上述所有功能付费。

谐振器由陶瓷元件而非石英制成。他们也不保持频率。这对于微处理器可能并不重要,但是如果电路用于无线电,时钟或其他对时间要求严格的应用中,则将很重要。它们成本更低,因此可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”,因此您所需要做的就是添加谐振器或晶体。否则,您可以构建一个振荡器电路,或者可以购买一个“振荡器模块”,该模块在罐中具有所有必需的组件。您必须为振荡器模块供电。

对于“无关”定时,一些微处理器允许使用RC电路(电阻和电容器)作为频率确定元件。Microchip PIC甚至内置了所有组件。


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