無源晶振輸出波形為正弦波,有源晶振輸出波形以方波為主。
其實,有源晶振自身輸出是正弦波,在其內部加了整形電路,所以輸出是方波,而正弦波輸出的有源晶振目前已經很少使用。
| 特性 | 正弦波輸出 | 方波輸出 |
|---|---|---|
| 波形形狀 | 平滑、連續的曲線 | 陡峭、跳變的脈沖 |
| 產生方式 | 通常來自無源晶振本身的反諧振點 | 通常來自有源晶振或振蕩器電路內部的整形電路 |
| 諧波含量 | 低,頻譜純凈 | 高,包含豐富的高次諧波 |
| EMI/EMC | 好,電磁干擾小 | 差,電磁干擾大 |
| 驅動能力 | 弱,需要外部電路增強 | 強,可直接驅動多個數字門電路 |
| 功耗 | 相對較低 | 相對較高(尤其是高速時) |
| 成本 | 較低(僅指無源晶振本身) | 較高 |
| 典型應用 | 射頻電路、模擬電路、對EMI敏感的系統 | 數字電路(CPU、FPGA、微控制器) |
如果你的系統是純數字電路(如單片機、FPGA)
最簡單的方法:直接選用有源晶振,它提供方波輸出,連接簡單,性能穩定。
為節約成本和PCB空間:使用無源晶振 + 芯片內部的振蕩器電路。這時,芯片內部會自動完成正弦波到方波的轉換。你只需要為無源晶振配置正確的外部負載電容即可。
如果你的系統包含射頻或高頻模擬電路
很可能需要正弦波輸出。你可以使用一個獨立的、高質量的無源晶振或晶體振蕩器來產生純凈的正弦波,供給射頻芯片(如PLL、VCO)使用。
EMI/EMC設計考慮
當使用方波時鐘時,其高頻諧波很容易通過PCB走線像天線一樣輻射出去,導致產品無法通過電磁兼容認證。
解決方案:
在時鐘輸出端串聯一個小電阻(如22-100歐姆),可以減緩上升/下降沿,有效抑制高頻諧波。
確保時鐘走線有完整的參考地平面,并盡量短而直。
使用擴頻時鐘 來分散能量。
附:無源晶振與有源晶振的區別

1、無源晶振有2個功能性引腳,需要借助于外部的時鐘電路(接到主IC內部的振蕩電路)才能產生振蕩信號,自身無法振蕩。
2、有源晶振通常有4個引腳,是一個完整的振蕩器,內部除了石英晶體外還有振蕩IC,因此只需要電源就可輸出比較好的波形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。
有源晶振的頻率輸出一定要有某個波形作為輸出載體,波形的輸出也一定會伴隨著某個負載值。在實際使用中,波形負載也是晶振的非常重要參數目標。選型不合適的話,輕則導致晶振或別的模塊作業不正常或功能無法完成,重則損壞模塊甚至整機。
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