時鐘信號是處理器電路開始工作的基本條件之一，在電路中有著非常重要的作用。當智能手機接上電源之后，電源電路兩端就會產生3.7V的電壓，這個電壓直接為處理器內部的振蕩器供電，隨即時鐘電路開始工作，為處理器芯片內部的微處理器電路中的開機模塊提供所需的時鐘頻率。

這個過程中，最重要的是如何產生穩定可靠的時鐘頻率。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程通信、衛星通信、移動電話系統、全球定位系統（GPS）、導航、遙控、航空航天、高速計算機、精密計測儀器及消費類民用電子產品中，作為標準頻率源或脈沖信號源，提供頻率基準，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內容：

1、手機中的時鐘電路

2、晶振的工作原理

3、晶振的關鍵性能參數

4、不同晶振類型介紹

1、 手機中的時鐘電路

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典型的時鐘電路如上圖所示，晶振兩端分別并聯接地電容（幾十pf量級），輸入輸出端則接在芯片對應端口。晶振兩端存在一個電壓差（~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而制成的一種諧振器件。

它的基本結構如下圖所示，是從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片（簡稱晶片，正方形、矩形或圓形等），在它的兩個對應面上涂覆銀層作為電極，在每個電極上各焊一根引線接到管腳上，再加上封裝殼就構成了石英晶體諧振器，簡稱石英晶振或晶振。其產品一般為金屬封裝，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：若在石英晶體的兩個電極上加一個電場，晶體就會產生機械形變。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。整個過程是可逆的。

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。

晶振在電氣上可以等效成一個電容和一個電阻并聯再串聯一個電容的二端網絡，電工學上這個網絡有兩個諧振點，以頻率的高低分其中較低的頻率為串聯諧振，較高的頻率為并聯諧振。由于晶體自身的特性致使這兩個頻率的距離相當的接近，在這個極窄的頻率范圍內，晶振等效為一個電感，所以只要晶振的兩端并聯上合適的電容它就會組成并聯諧振電路。

這個并聯諧振電路加到一個負反饋電路中就可以構成正弦波振蕩電路，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變化很大，這個振蕩器的頻率也不會有很大的變化。晶振有一個重要的參數，那就是負載電容值，選擇與負載電容值相等的并聯電容，就可以得到晶振標稱的諧振頻率。一般的晶振振蕩電路都是在一個反相放大器（注意是放大器不是反相器）的兩端接入晶振，再有兩個電容分別接到晶振的兩端，每個電容的另一端再接到地，這兩個電容串聯的容量值就應該等于負載電容，請注意一般IC的引腳都有等效輸入電容，這個不能忽略。一般的晶振的負載電容為15p或12.5p，如果再考慮元件引腳的等效輸入電容，則兩個22p的電容構成晶振的振蕩電路就是比較好的選擇。

3、 晶振的關鍵性能參數

• 標稱頻率：振蕩器輸出的中心頻率或頻率的標稱值。
• 調整頻率：在指定溫度范圍內振蕩器輸出頻率相對于25℃時測量值的最大允許頻率偏差。
• 負載電容：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的溫度范圍。
• 頻率溫度穩定度：在標稱電源和負載電容下，工作在規定溫度范圍內的不帶隱含基準溫度或帶隱含基準溫度的最大允許頻偏。
• 激勵電平：晶體工作時所消耗功率的表征值。
• 老化率：在確定時間內輸出頻率的相對變化。
• 基頻：在振動模式最低出人階次的振動頻率。
• 泛音：晶體連續振動所疊加的機械諧波。
• 中心頻率：晶體振蕩時所表現出來的頻帶中心,以中心頻率為準.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源晶振。兩者的區別在于：

無源晶振是一種無極性元件，需要借助于時鐘電路才能產生振蕩信號，自身無法振蕩起來。通過在晶振兩電極上加一定電壓產生形變，從而給IC提供一個正弦波形。通過IC的內部整形和PLL電路后產生方波，然后輸入給下級電路；有源晶振就是把頻率部分和驅動PLL電路集成在IC外部，自成一體，直接輸出方波供下級電路使用。

無源晶振（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

非溫度補償式晶體振蕩器

溫度補償晶體振蕩器（TCXO）

電壓控制晶體振蕩器（VCXO）

恒溫控制式晶體振蕩器（OCXO）

數字化/μp補償式晶體振蕩器（DCXO/MCXO）等幾種類型。

總結

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內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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