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【電子知識(shí)】為什么電腦主板晶振多采用14.318MHz和32.768KHz ?

電子發(fā)燒友論壇 ? 2022-07-24 17:20 ? 次閱讀
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晶振,一般叫做晶體諧振器,一種控制頻率的元器件,是數(shù)字電路中的重要元器件。它在電路模塊中提供頻率脈沖信號,給電路提供一定頻率的穩(wěn)定的脈沖信號,比如石英鐘就是通過對脈沖記數(shù)來走時(shí)的。

說簡單點(diǎn),晶振是一種可產(chǎn)生穩(wěn)定頻率的元器件,它是我們電路中各種頻率的參照。晶振的結(jié)構(gòu)很簡單,用電損耗很小的石英晶體經(jīng)精密切割磨削并鍍上電極焊上引線即成功做出晶振。

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石英晶體諧振器結(jié)構(gòu)

每個(gè)晶振的固有頻率都不同,這由晶片的尺寸和形狀所決定。例如通常高頻用的晶體通常是切成簡單的形狀,如方形片狀。典型的低頻用晶體則常切成音叉形,例如手表用的那種圓柱晶振。通常情況下不需要太高的精確度,則也可以使用陶瓷諧振器取代石英晶體諧振器。

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各式各樣的晶振

在芯片中,我們會(huì)對晶體振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行分割(或倍頻),為不同工作速度的芯片(或器件)提供所需的時(shí)鐘頻率。

晶振的頻率有成千上萬種。不過,自PC誕生以來,14.318MHz(時(shí)鐘晶振)32.768KHz(實(shí)時(shí)晶振)一直是電腦主板上最為重要的參考頻率源。

主板上幾乎所有的頻率都是以14.318MHz時(shí)鐘晶振為基礎(chǔ)的。比如CPU、AGP插槽、PCI插槽、硬盤接口、USB端口和PS/ 2端口等,它們在通信速度上有很大的差異,因此需要提供不同的時(shí)鐘頻率,這些不一樣的時(shí)鐘頻率就需要基于14.318MHz晶振放大或縮小后產(chǎn)生。

32.768KHz為實(shí)時(shí)晶振,是系統(tǒng)時(shí)間基準(zhǔn)時(shí)鐘,上電之前為南橋內(nèi)部提供振蕩頻率。正是有了32.768KHz實(shí)時(shí)晶振,我們的電腦才能顯示精確的時(shí)間與日期。

不過,為什么是14.318MHz、32.768KHz?差1KHz不行嗎?

還真不行!首先解答下,為什么是14.318MHz呢?

其實(shí)最早的計(jì)算機(jī)的主頻是4.77MHz,但14.318MHz的晶振經(jīng)過倍頻可降到4.77MHz;還有美國模擬電視制式NTSC的彩色副載波的頻率是3.579545MHz,14.318MHz經(jīng)過2次2分頻就可以得到該頻率。綜合考慮下,14.318逐漸成為了標(biāo)準(zhǔn),與顯示相關(guān)的晶振頻率基本都是14.318MHz。

至于實(shí)時(shí)時(shí)鐘的晶振頻率是32.768kHz的原因則是:

32.768KHz時(shí)鐘晶振產(chǎn)生的振蕩信號,經(jīng)過石英鐘內(nèi)部分頻器進(jìn)行15次2分頻后得到1Hz秒信號,即1周1秒,定時(shí)精度高。在石英鐘內(nèi),部分頻器只能進(jìn)行15次分頻,要是換成別的頻率的晶振,15次分頻后就不是1Hz的秒信號,時(shí)鐘就不準(zhǔn)了。而且32.768K=32768=2的15次方,數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換比較方便、精確。

很多時(shí)候大家會(huì)用到 32.768K 的晶振來做時(shí)鐘,其實(shí)還與晶體的穩(wěn)定度有關(guān)。頻率越高的晶體,Q值(品質(zhì)因數(shù))一般難以做高,頻率穩(wěn)定度不高。而32.768K的晶體穩(wěn)定度等各方面都不錯(cuò),Q值比較容易做高,于是就形成了一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

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