振荡器和谐振器

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石英晶体振荡器(Quartz Crystal Oscillator,或简写为 Crystal)是振荡器(oscillator)的一种。在内部,它由石英晶体和振荡器电路组成。它能实现电能和机械能的相互转换,从而提供精确稳定的单频震荡。

晶体震荡电路通常都是在一个反相放大器的两端接入。Crystal 有两个引脚(有些贴片的是四个引脚,但本质上还是两个引脚),需要自行配置两个电容,如下图所示(来自 Arduino Mega 2560 原理图):
oscillator_arduino.png
陶瓷谐振器(Ceramic resonator)需要外部给交变电压,当这个频率与谐振器固有频率一致时,产生压电谐振,大幅增加该频率的振幅。相对地,其他频率的振幅就会减少。因此,谐振器的作用不是产生时钟,而是稳定时钟,或选择一个指定频率的信号。

谐振器其实是晶体和电容的复合元件,可以从它的符号看出它包含了电容(不需要我们手动添加),有三个引脚(接地,输出震荡,输入电压),如下图所示(来自 Arduino Mega 2560 原理图):
resonator_arduino.png
使用外部晶振作为单片机的时钟信号时,以 Arduino Mega 2560 为例,下图中椭圆形是晶体,中间三个触点是谐振器:
resonator-oscillator.png网上(尤其是淘宝卖家)喜欢用“有源”、“无源”来区分,“无源”指晶体,“有源”指谐振器。

在单片机中使用时,可以使用晶体+电容的方案(比较常见),也可以直接使用谐振器以简化设计。

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