32.768K晶振和11.0592M晶振的工作原理
晶振是晶體振蕩器的簡稱。它用一種能把電能和機械能相互轉化的晶體在共振的狀態下工作,以提供穩定,精確的單頻振蕩。在通常工作條件下,普通的晶振頻率絕對精度可達百萬分之五十。高級的精度更高。高精度晶振相對價格也是比較昂貴的。有些晶振還可以由外加電壓在一定范圍內調整頻率,稱為壓控振蕩器(VCO)。晶振在數字電路的基本作用是提供一個時序控制的標準時刻。數字電路的工作是根據電路設計,在某個時刻專門完成特定的任務,如果沒有一個時序控制的標準時刻,整個數字電路就會成為“聾子”,不知道什么時刻該做什么事情了。
32.768K石英水晶振子很熟悉的一種晶振頻率,生活中也時常用到,例如早期流行的MP3,MP4等電子產品,現在較為流行甚至不可或缺的手機中也有32.768K晶振。為什么一定是32.768KHZ呢?而不是32.76KHZ呢?32.768K晶振通常使用在數字電路板中。手機里也使用的是32.768KHZ的晶振產生時序電路基準信號。32.768kHz是RTC(實時時鐘)晶振,用32.768是因為32768是2的15次冪,可以很方便的分頻,很精確的得到一秒的計時。所有的RTC晶振一般都是32.768或是其倍頻。在手機電路中還有一主時鐘,一般為13MHz或是其倍頻。之所以選用13M這樣的時鐘是為了與基站同步。可能有些初學者會對晶振的頻率感到奇怪,12M、24M之類的晶振較好理解,像32.768K晶振,11.0592M晶振等頻率就甚為疑惑了,選用如11.0592MHZ的晶振給人一種奇怪的感覺,這個問題解釋起來比較麻煩。11.0592M的晶振主要是可以方便和精確的設計串口或其它異步通訊時的波特率。
32.768K晶振所有材質基本上都是石英的,因此可以叫做32.768K石英晶體振蕩器。 石英晶體振蕩器是利用石英晶體(二氧化硅的結晶體)的壓電效應制成的一種諧振器件,它的基本結構大致是從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片(簡稱為晶片,它可以是正方形、矩形或圓形等),在它的兩個對應面上涂敷銀層作為電極,在每個電極上各焊一根引線接到管腳 上,再加上封裝外殼就構成了石英晶體諧振器,簡稱為石英晶體或晶體、晶振。其產品一般用金屬外殼封裝,也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的。國內廠商在壓電晶體技術上遠遠還是趕不上電子產業發達的日本。因此每年中國這個全球最大的手機制造基地也常年需要大量的進口晶振。
石英晶體的壓電效應:若在石英晶體的兩個電極上加一電場,晶片就會產生機械變形。反之,若在晶片的兩側施加機械壓力,則在晶片相應的方向上將產生電場,這種物理現象稱為壓電效應。注意,這種效應是可逆的。如果在晶片的兩極上加交變電壓,晶片就會產生機械振動,同時晶片的機械振動又會產生交變電場。在一般情況下,晶片機械振動的振幅和交變電場的振幅非常微小,但當外加交變電壓的頻率為某一特定值時,振幅明顯加大,比其他頻率下的振幅大得多,這種現象稱為壓電諧振,它與LC回路的諧振現象十分相似。它的諧振頻率與晶片的切割方式、幾何形狀、尺寸等有關。
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