晶振(晶體振蕩器)是電子設備中常見的元件,其核心功能是提供穩定的時鐘信號,而單片機(MCU)依賴這一信號來同步內部操作。以下是晶振的工作原理及其與單片機關系的詳細說明:
一、晶振的工作原理
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壓電效應與諧振
晶振的核心是石英晶體,利用其壓電效應:- 當在晶體兩端施加電壓時,晶體會發生機械形變;
- 當機械形變時,晶體又會產生電壓。
這種物理特性使晶體在特定頻率(由晶體尺寸和切割方式決定)下發生機械諧振。
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振蕩電路的組成
晶振通常與外部電路(如反相器、電容)組成振蕩電路:- 電路通過反饋放大晶體的微小振動,形成持續振蕩;
- 晶體的高Q值(品質因數)保證了輸出頻率的高度穩定性(誤差可低至±10ppm)。
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頻率的穩定性
石英晶體的諧振頻率受溫度和負載電容影響較小,因此能提供比RC振蕩器更精準的時鐘信號。
二、晶振與單片機的聯系
單片機是數字系統,所有操作(指令執行、外設控制等)均需時鐘信號驅動。晶振在此扮演核心角色:
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時鐘源的作用