文档介绍：二、谁在产生频率? 我们可以将作为频率源的时钟信号发生器看作电脑的心脏。只有心脏跳动起来,电脑才能工作。网管朋友网:晶体振荡器网管论坛 芯片本身通常并不具备时钟信号源,因此须由专门的时钟电路提供时钟信号,石英晶体振荡器(Quartz Crystal OSC) 就是一种最常用的时钟信号振荡源。网管 石英晶体就是纯净的二氧化硅,是二氧化硅的单晶体,即我们常说的水晶。石英晶体有天然(Crude) 晶体和人工合成(synthetic) 晶体两种。天然石英晶体的杂质含量和形态等大多并不统一,因此电子线路中的晶体振荡器多使用人造石英晶体。网管论坛 从一块晶体上按一定的方位角切下薄片(称为“晶片”),在晶片的两个表面上涂覆一层薄薄的银层后接上一对金属板,焊接引脚,并用金属外壳封装,就构成了石英晶体振荡器(图2)。网管有家 图2:a、b石英晶体振荡器。示意图(左),实物图(右)。中国网管联盟 网管 石英晶片之所以能当为振荡器使用,是基于它的压电效应:在晶片的两个极上加一电场,会使晶体产生机械变形;在石英晶片上加上交变电压,晶体就会产生机械振动,同时机械变形振动又会产生交变电场,虽然这种交变电场的电压极其微弱,但其振动频率是十分稳定的。当外加交变电压的频率与晶片的固有频率(由晶片的尺寸和形状决定)相等时,机械振动的幅度将急剧增加,这种现象称为“压电谐振”。网管 压电谐振状态的建立和维持都必须借助于振荡器电路才能实现。图3是一个串联型振荡器,晶体管 T1和T2构成的两级放大器,石英晶体 XT与电容 C2构成 LC电路。在这个电路中,石英晶体相当于一个电感, C2为可变电容器,调节其容量即可使电路进入谐振状态。该振荡器供电电压为 5V,输出波形为方波。网管联盟 图3:有源晶体振荡器中国网管联盟 网管 小知识:有源晶振与无源晶振网管下载 dl. 在电子学上,通常将含有晶体管元件的电路称作“有源电路”(如有源音箱、有源滤波器等),而仅由阻容元件组成的电路称作“无源电路”。电脑中的晶体振荡器也分为无源晶振和有源晶振两种类型。无源晶振与有源晶振的英文名称不同,无源晶振为 crystal (晶体),而有源晶振则叫做 oscillator (振荡器) 。无源晶振是有 2个引脚的无极性元件,需要借助于时钟电路才能产生振荡信号, 自身无法振荡起来,所以“无源晶振”这个说法并不准确;有源晶振有 4只引脚, 是一个完整的振荡器,其中除了石英晶体外,还有晶体管和阻容元件,因此体积较大。网管 u家: 网管 网管 石英晶体振荡器的频率稳定度可达 10^-9/ 日,甚至 10^-11 。例如 10MHz 的振荡器,频率在一日之内的变化一般不大于 。因此,完全可以将晶体振荡器视为恒定的基准频率源(石英表、电子表中都是利用石英晶体来做计时的基准频率)。从PC诞生至现在,主板上一直都使用一颗 的石英晶体振荡器作为基准频率源。至于始终沿用 这个频率的原因,或许是保持兼容性的需要吧。但是,笔者在显卡、闪存盘和手机中也发现了 的晶振,就不知道是什么原因了。网管网 z的晶振, z的晶振, 它被用于实时时钟(RTC) 电路中,显示精确的时间和日期。 将脉冲频率降低 n倍,这就是分频器的作用。在第一代 PC机中,石英晶体振荡器输出的频率为 ,而Intel 8086 处理器的主频为 ,后者刚好是前者的 1/3 。变换频率的工作是在 Intel 8284( 时钟发生器/驱动器)中完成的,因为 Intel 8284 芯片中集成了三分频电路,能够将晶体振荡器产生的脉冲信号降低 3倍后,提供给 CPU 和外设(图5)。网管 u家u. 图5:第一代 PC的时钟电路网管朋友网. 随着 CPU 主频的提高,需要将晶体振荡器提高若干倍才能满足 CPU 的需要, 于是在时钟电路中倍频器取代了分频器的位置。如果说分频器进行的是除法运算,倍频器则进行了乘法运算,它将晶体振荡器的频率提高 n倍。三、时钟芯片:可编程的频率合成器网管 u家时钟电路,是硬件技术进步的一个标志。电脑中的不同设备对时钟频率的要求是不一样的,如果你从废物箱中找来一块 286 主板,可以看到有好几颗晶振排列在一起。电脑中的 CPU ,AGP 插槽、 PCI 插槽、硬盘接口、 USB 端口和 PS/2 端口等在通信速度上有很大差异,所以需要提供不同的时钟频率,譬如 PCI 要求 33MHz 、USB 为48MHz 等(图6)。可是,一只石英振荡器只能提供一种频率, 所以主板制造商通常将这些原本散布在主机板上各处的振荡电路整合成一颗“频率合成器(Frequency S