【導(dǎo)讀】對(duì)于晶振，我們可將其分為有源晶振和無(wú)源晶振。但是，你聽(tīng)過(guò)恒溫晶振與溫補(bǔ)晶振嗎?你了解這兩款不同類型晶振之間的區(qū)別嗎?而在文章后半部分，小編將為大家介紹為何單片機(jī)需要晶振才能正常運(yùn)行。
對(duì)于晶振，我們可將其分為有源晶振和無(wú)源晶振。但是，你聽(tīng)過(guò)恒溫晶振與溫補(bǔ)晶振嗎?你了解這兩款不同類型晶振之間的區(qū)別嗎?而在文章后半部分，小編將為大家介紹為何單片機(jī)需要晶振才能正常運(yùn)行。
一、恒溫晶振與溫補(bǔ)晶振
1.定義
恒溫晶體振蕩器簡(jiǎn)稱恒溫晶振，英文簡(jiǎn)稱為OCXO(Oven Controlled Crystal Oscillator)，是利用恒溫槽使晶體振蕩器中石英晶體諧振器的溫度保持恒定，將由周圍溫度變化引起的振蕩器輸出頻率變化量削減到最小的晶體振蕩器。OCXO是由恒溫槽控制電路和振蕩器電路構(gòu)成的。通常人們是利用熱敏電阻“電橋“構(gòu)成的差動(dòng)串聯(lián)放大器，來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度控制。
溫補(bǔ)晶振即溫度補(bǔ)償晶體振蕩器(TCXO)，是通過(guò)附加的溫度補(bǔ)償電路使由周圍溫度變化產(chǎn)生的振蕩頻率變化量削減的一種石英晶體振蕩器。
溫補(bǔ)晶振術(shù)語(yǔ)來(lái)自石英晶體振蕩器的一種補(bǔ)償方式已達(dá)到產(chǎn)品應(yīng)用方面的精度要求。溫補(bǔ)晶振定義是將壓電石英晶體原有的物理特性(壓電效應(yīng)下頻率隨溫度成三次曲線變化)通過(guò)外圍電路逆向改變使得石英晶體原有頻率隨溫度的變化盡可能的變小的一種補(bǔ)償方式所做的石英晶體振蕩器。
恒溫晶振
溫補(bǔ)晶振
2.工作原理
恒溫晶振，由于晶體振蕩器的震蕩頻率會(huì)隨著溫度的變化而變化，故為了保持頻率的穩(wěn)定性，將晶振控制在一個(gè)恒定的溫度下工作以此來(lái)提高晶振的相頻特性。
溫補(bǔ)晶振，由于晶體振蕩器的震蕩頻率會(huì)隨著溫度的變化而變化，為了抵消溫度對(duì)晶振頻率的影響，控制晶振的諧振電容隨溫度變化而變化，抵消溫度晶體影響提高頻率穩(wěn)定性。
3.測(cè)量精度
一般的恒溫晶振要比溫補(bǔ)晶振頻率穩(wěn)定度高兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上。如溫補(bǔ)晶振一般能達(dá)到-7量級(jí)，而恒溫晶振可達(dá)到-9量級(jí)。因此恒溫晶振一般用于高端測(cè)量?jī)x器，如頻率計(jì)、信號(hào)發(fā)生器、網(wǎng)絡(luò)分析儀等。
而溫補(bǔ)晶振的開(kāi)機(jī)特性較好。恒溫晶振就算采用現(xiàn)在最好的加熱元件，也需要一個(gè)加溫過(guò)程。想達(dá)到-7量級(jí)，怎么也需要5分鐘左右，而達(dá)-9以上量級(jí)甚至需要一天。因此開(kāi)機(jī)即需要工作的設(shè)備就不太適合。如武器。
一般的恒溫晶振可以做的比溫補(bǔ)晶振精度更好。
無(wú)論是恒溫晶振還是溫補(bǔ)晶振無(wú)非就是個(gè)信號(hào)源，為你的設(shè)備提供一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)。只要你了解它性能指標(biāo)你就可以相互代用。
二、單片機(jī)為什么需要晶振
首先，單片機(jī)能正常工作的必要條件之一就是時(shí)鐘電路，所以單片機(jī)就很需要晶振。
晶振，全稱是石英晶體振蕩器，是一種高精度和高穩(wěn)定度的振蕩器。通過(guò)一定的外接電路來(lái)，可以生成頻率和峰值穩(wěn)定的正弦波。而單片機(jī)在運(yùn)行的時(shí)候，需要一個(gè)脈沖信號(hào)，做為自己執(zhí)行指令的觸發(fā)信號(hào)，可以簡(jiǎn)單的想象為：?jiǎn)纹瑱C(jī)收到一個(gè)脈沖，就執(zhí)行一次或多次指令。
單片機(jī)工作時(shí)，是一條一條地從RoM中取指令，然后一步一步地執(zhí)行。單片機(jī)訪問(wèn)一次存儲(chǔ)器的時(shí)間，稱之為一個(gè)機(jī)器周期，這是一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)。—個(gè)機(jī)器周期包括12個(gè)時(shí)鐘周期。如果一個(gè)單片機(jī)選擇了12兆赫茲晶振，它的時(shí)鐘周期是1/12us，它的一個(gè)機(jī)器周期是12×(1/12)us，也就是1us。
MCS—51單片機(jī)的所有指令中，有一些完成得比較快，只要一個(gè)機(jī)器周期就行了，有一些完成得比較饅，得要2個(gè)機(jī)器周期，還有兩條指令要4個(gè)機(jī)器周期才行。為了衡量指令執(zhí)行時(shí)間的長(zhǎng)短，又引入一個(gè)新的概念：指令周期。所謂指令周期就是指執(zhí)行一條指令的時(shí)間。例如，當(dāng)需要計(jì)算DJNZ指令完成所需要的時(shí)間時(shí)，首先必須要知道晶振的頻率，設(shè)所用晶振為12兆赫茲，則一個(gè)機(jī)器周期就是1us。而DJNZ指令是雙周期指令，所以執(zhí)行一次要2us。如果該指令需要執(zhí)行500次，正好1000us，也就是1ms。
機(jī)器周期不僅對(duì)于指令執(zhí)打有著重要的意義，而且機(jī)器周期也是單片機(jī)定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的時(shí)間基準(zhǔn)。例如一個(gè)單片機(jī)選擇了12兆赫茲晶振，那么當(dāng)定時(shí)器的數(shù)值加1時(shí)，實(shí)際經(jīng)過(guò)的時(shí)間就是1us，這就是單片機(jī)的定時(shí)原理。
晶振是給單片機(jī)提供工作信號(hào)脈沖的。這個(gè)脈沖就是單片機(jī)的工作速度。比如12兆晶振。單片機(jī)工作速度就是每秒12兆。單片機(jī)內(nèi)部也有晶振。接外部晶振可以或得更穩(wěn)定的頻率。
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