"晶振"和"电阻"元器件的特性分析

一、晶振分为有源晶振无源晶振两种。有源晶振一般为单端输出,无源晶振一般为双端输出。晶振被人们称为电路系统的心脏,一旦心脏停止跳动,整个电路板可能出现瘫痪。因此晶振的质量问题是很多厂商放在首位的考虑对象。常用的晶振电路如下图所示。

晶振的关键参数包括:晶振频率频率容差温度频差负载电容等效串联电阻

1. 晶振频率:晶振常用标称频率为1-200MHz之间,更高的输出频率也常用PLL将低频进行倍频至1GHz以上,我们称之为标称频率。晶体频率是首要考虑的晶振参数。

2. 频率容差:输出信号的频率不可避免会有一定的偏差,称之为频率误差,用单位ppm来表示,即百万分之一。它是相对标称频率的变化量,此值越小表示精度越高。例如:12MHz晶振偏差为正负20ppm表示:它的频率偏差为12*20=正负240Hz。

3. 温度频差:温度偏差表示在特定温度范围内,工作频率相对于基准温度时的工作频率的允许偏离值,单位也为ppm。

4. 负载电容负载电容(CL)是关系到振荡回路能否正常的外围可调整器件。它是电路中跨接晶体两端的总的有效电容(注意:这个不是晶振的外接电容,而是外接电容杂散电容的总合)。

其计算公式为: CL = \frac{Cg*Cd}{(Cg+Cd)}+Cs  

其中CL为负载电容,Cg和Cd为外接电容,Cs为杂散电容(寄生电容)。在实际晶振的手册中,一般会标注CL和Cs的具体数值,因此对于用户来说,只需要计算出Cg和Cd即可,一般晶振的外接电容的数值为12.5pF、16pF、22pF、30pF等。只有当CL为手册标称的数值时,其晶振的输出频率和频率误差才满足手册的标定值。(注:上图的C1和C5便是Cg和Cd的值)

5. 等效串联电阻:等效串联电阻就是ESR。这个值越小越好,越小晶振越容易起振;但是越小晶振的制造技术和工艺水平要求越高,价格也就越高。


二、电阻是电子产品中应用最为广泛的元器件之一,起到阻碍电流的作用。电阻的伏安特性曲线是线性的

电阻的关键参数包括:阻值允许误差额定功率温度系数

1. 阻值:电阻器上标示的电阻值。

2. 允许误差:标称阻值与实际阻值的差值跟标称阻值之比的百分数称为阻值偏差,它表示电阻器的精度。例如:正负0.5%、正负1%、正负5%、正负10%、正负20%等精度。

3. 额定功率:电阻器长期正常工作所允许耗散的最大功率。例如:1/20W、1/8W、1/4W、1/2W、1W、4W、8W等功率。

4. 温度系数:温度每变化1摄氏度所引起的电阻值的相对变化。温度系数越小,电阻的稳定性越好。阻值随温度升高而增大的为正温度系数;阻值随温度升高而减小的为负温度系数。一般在精密测量领域(例如电阻作为电流测量使用),对电阻的温度系数要求较高,以保证测量的准确性。

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