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为什么电脑主板晶振多采用14.318MHz和32.768KHz ?

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晶振,一般叫做晶体谐振器,一种控制频率的元器件,是数字电路中的重要元器件。它在电路模块中提供频率脉冲信号源,给电路提供一定频率的稳定的脉冲信号,比如石英钟就是通过对脉冲记数来走时的。


说简单点,晶振是一种可产生稳定频率的元器件,它是我们电路中各种频率的参照。晶振的结构很简单,用电损耗很小的石英晶体经精密切割磨削并镀上电极焊上引线即成功做出晶振。


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石英晶体谐振器结构


每个晶振的固有频率都不同,这由晶片的尺寸和形状所决定。例如通常高频用的晶体通常是切成简单的形状,如方形片状。典型的低频用晶体则常切成音叉形,例如手表用的那种圆柱晶振。通常情况下不需要太高的精确度,则也可以使用陶瓷谐振器取代石英晶体谐振器。


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各式各样的晶振


在芯片中,我们会对晶体振荡器产生的脉冲信号进行分割(或倍频),为不同工作速度的芯片(或器件)提供所需的时钟频率。


晶振的频率有成千上万种。不过,自PC诞生以来,14.318MHz(时钟晶振)和32.768KHz(实时晶振)一直是电脑主板上最为重要的参考频率源。


主板上几乎所有的频率都是以14.318MHz时钟晶振为基础的。比如CPU、AGP插槽、PCI插槽、硬盘接口、USB端口和PS/ 2端口等,它们在通信速度上有很大的差异,因此需要提供不同的时钟频率,这些不一样的时钟频率就需要基于14.318MHz晶振放大或缩小后产生。


32.768KHz为实时晶振,是系统时间基准时钟,上电之前为南桥内部提供振荡频率。正是有了32.768KHz实时晶振,我们的电脑才能显示精确的时间与日期。


不过,为什么是14.318MHz、32.768KHz?差1KHz不行吗?


还真不行!首先解答下,为什么是14.318MHz呢?


其实最早的计算机的主频是4.77MHz,但14.318MHz的晶振经过倍频可降到4.77MHz;还有美国模拟电视制式NTSC的彩色副载波的频率是3.579545MHz,14.318MHz经过2次2分频就可以得到该频率。综合考虑下,14.318逐渐成为了标准,与显示相关的晶振频率基本都是14.318MHz。


至于实时时钟的晶振频率是32.768kHz的原因则是:


32.768KHz时钟晶振产生的振荡信号,经过石英钟内部分频器进行15次2分频后得到1Hz秒信号,即1周1秒,定时精度高。在石英钟内,部分频器只能进行15次分频,要是换成别的频率的晶振,15次分频后就不是1Hz的秒信号,时钟就不准了。而且32.768K=32768=2的15次方,数据转换比较方便、精确。


很多时候大家会用到 32.768K 的晶振来做时钟,其实还与晶体的稳定度有关。频率越高的晶体,Q值(品质因数)一般难以做高,频率稳定度不高。而32.768K的晶体稳定度等各方面都不错,Q值比较容易做高,于是就形成了一个工业标准。


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