晶振的工作原理及有源晶振和无源晶振能否互换

一、晶振工作原理  

“晶振，在板子上看上去一个不起眼的小器件，但是在数字电路里，就像是整个电路的心脏。数字电路的所有工作都离不开时钟，晶振的好坏，晶振电路设计的好坏，会影响到整个系统的稳定性。所以说晶振是智能硬件的“心脏”，几乎在所有的应用电路中都不可或缺的存在着，广泛用于汽车电子、智能家居、数码电子、安防设备、通讯设备等不同领域。  

每个单片机系统里都有晶振(晶体震荡器)，在单片机系统里晶振的作用非常大，他结合单片机内部的电路，产生单片机所必须的时钟频率，单片机的一切指令的执行都是建立在这个基础上的。”  

可以看到，晶振在完整的电路中必不可少，是一个系统的核心器件。  

那么，晶振的原理是什么呢？

晶振具有压电效应，即在晶片两极外加电压后晶体会产生变形，反过来如外力使晶片变形，则两极上金属片又会产生电压。如果给晶片加上适当的交变电压，晶片就会产生谐振(谐振频率与石英斜面倾角等有关系，且频率一定)。晶振利用一种能把电能和机械能相互转化的晶体，在共振的状态下工作可以提供稳定、精确的单频振荡。在通常工作条件下，普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十。利用该特性，晶振可以提供较稳定的脉冲，广泛应用于微芯片的时钟电路里。晶片多为石英半导体材料，外壳用金属封装。  

晶振常与主板、南桥、声卡等电路连接使用。晶振可比喻为各板卡的“心跳”发生器，如果主卡的“心跳”出现问题，必定会使其他各电路出现故障。

二、有源晶振和无源晶振可以互换吗  

晶振有多种，最常见的分为有源跟无源。虽然有源晶振跟无源晶振有差别，但是，都是晶振，能不能在同一个电路中互换呢?答案是可以的。  

首先要了解，有源晶振跟无源晶振的差别，有源晶振由石英晶体加震荡片组成的，也称为晶体振荡器。有源晶振不需要DSP的内部振荡器，信号质量好，比较稳定，连接方式也简单。有源晶振脚位接法为：1脚悬空，2脚接地，3脚输出，4脚电压。  

无源晶振也称为晶体谐振器，晶振脚位通常以2脚跟4脚居多，无源晶振在电路中需要借助外部电路起振，自身无法起振。无源晶振一般都是接入两个脚，虽然有一些无源晶振有四个脚，但是接入电路时还是跟两脚的无源晶振一样。无源晶振加上外部电路后，就相当于变成了一个有源晶振。  

有源晶振不能直接替代无源晶振，需要对电路做适当的改动。事实上，有源晶振是无源晶振的基础上做的振荡器，而无源晶振只是一个小元件。在电路中，需要将无源晶振的振荡电路绕开，单独为有源晶振代供电，将信号输出端接至原来无源晶振的信号输出端即可。  

注意!信号输出端的负载阻抗要匹配，否则，可能会有输出波形不良。

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