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无源晶振无源晶振与与有源晶振

无源晶振无源晶振（（Crystal ：）：内只有一片按一定轴向切割的石英晶体薄片内只有一片按一定轴向切割的石英晶体薄片内只有一片按一定轴向切割的石英晶体薄片，，供接入运放供接入运放（（或微处理器的Xtal 端）以形成振荡以形成振荡。。（（依靠配合其他依靠配合其他IC 内部振荡电路工作内部振荡电路工作））

有源晶振有源晶振（（Oscillator ）：：内带运放内带运放内带运放，，工作在最佳状态工作在最佳状态，，送入电源后送入电源后，，可直接输出一定频率的等可直接输出一定频率的等幅幅正弦波（。（晶振晶振+振动电路振动电路，，封装在一起封装在一起，，加上电源加上电源，，就有波形输出就有波形输出））

※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，自身无法振荡起来无源晶振需要用微处理器片内的振荡器，在datasheet 上有建议的连接方法。无源晶振没有电压的问题，信号电平是可变的，也就是说是根据起振电路来决定的，同样的晶振可以适用于多种电压，可用于多种不同时钟信号电压要求的微处理器，而且价格通常也较低，因此对于一般的应用如果条件许可建议用晶体，这尤其适合于产品线丰富批量大的生产者。无源晶振相对于晶振而言其缺陷是信号质量较差，通常需要精确匹配外围电路（用于信号匹配的电容、电感、电阻等），更换不同频率的晶体时周边配置电路需要做相应的调整。使用时建议采用精度较高的石英晶体，尽可能不要采用精度低的陶瓷晶体。

※有源晶振有4只引脚，是一个完整的振荡器，里面除了石英晶体外，还有晶体管和阻容元件 。有源晶振不需要微处理器的内部振荡器，信号质量好，比较稳定，而且连接方式相对简单（主要是做好电源

滤波，通常使用一个电容和电感构成的PI 型滤波网络，输出端用一个小阻值的电阻过滤信号即可）

，不需要复杂的配置电路。相对于无源晶体，有源晶振的缺陷是其信号电平是固定的，需要选择好合适输出电平，灵活性较差，价格相对较高。对于时序要求敏感的应用，还是有源的晶振好，因为可以选用比较精密的晶振，甚至是高档的温度补偿晶振。有些微处理器内部没有起振电路，只能使用有源的晶振，如TI 的6000系列等。有源晶振相比于无源晶体通常体积较大，但现在许多有源晶振是表贴的，体积和晶体相当，有的甚至比许多晶体还要小。

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。

有源晶振型号纵多，而且每一种型号的引脚定义都有所不同，接发也不同,下面我介绍一下有源晶振引脚识别，以方便大家。

有个点标记的为1脚，按逆时针（管脚向下）分别为2、3、4。

有源晶振通常的用法：一脚悬空，二脚接地，三脚接输出，四脚接电压。

有源晶振不需要微处理器的内部振荡器，信号质量好，比较稳定，而且连接方式相对简单（主要是做好电源滤波，通常使用一个电容和电感构成的PI 型滤波网络，输出端用一个小阻值的电阻过滤信号即可），不需要复杂的配置电路。相对于无源晶体，有源晶振的缺陷是其信号电平是固定的，需要选择好合适输出电平，灵活性较差，而且价格高。

有源晶振是由石英晶体组成的,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”。

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。

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0.1Hz。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14.318MHz的石英晶体振荡器作为基准频率源。主板上除了这颗14.318MHz的晶振，还能找到一颗频率为32.768MHz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

方形有源晶振引脚分布：

1、正方的，使用DIP-8封装，打点的是1脚。

1-NC；4-GND；5-Output；8-VCC

2、长方的，使用DIP-14封装，打点的是1脚。

1-NC；7-GND；8-Output；14-VCC

BTW：

1、电源有两种，一种是TTL，只能用5V，一种是HC的，可以3.3V/5V

2、边沿有一个是尖角，三个圆角，尖角的是一脚，和打点一致。

Vcc out

NC（点）GND

现在提供一些实际数据：

测试样品为TOYOCOM的711SC 1.000M的输出频率，1脚悬空，2脚接地，3脚输出，4叫接+5V；

1.4V就开始起振，峰值电压1.64V，但是工作频率会有一定的偏差；3V时峰值电压3.24V，工作频率1.000M，输出频率准确；5V时峰值电压为5.6V，工作频率1.000M，输出频率准确。

无源晶振起振电容的选择

关于晶振的匹配电容问题

晶振还是晶体？晶振的话好像不用电容吧？

晶体的话0.1u 和0.01u 的电容有些大了，一般应该100p 到20p 之间

晶振的标称值在测试时有一个“负载电容”的条件，在工作时满足这个条件，振荡频率才与标称值一致。一般来讲，有低负载电容（串联谐振晶体）

高负载电容（并联谐振晶体）之分。在电路上的特征为：晶振串一只电容跨接在IC 两只脚上的，则为串联谐振型；一只脚接IC ，一只脚接地的，则为并联型。如确实没有原型号，需要代用的可采取串联谐振型电路上的电容再并一个电容，并联谐振电路上串一只电容的措施。例如：4.433MHz 晶振,并一只3300PF 电容或串一只70P 的微调电容。另一种说法是“损耗值”与“激励电平”之说：

其实，上述原因都可以作为选择晶振的条件作为考虑。

常见的晶振大多是二只脚，3脚的晶振是一种集晶振和电容为一体的复合元件。由于在集成电路振荡端子外围电路中总是以一个晶振（或其它谐振元件）和两个电容组成回路，为便于简化电路及工艺，人们便研制生产了这种复合件。其3个引脚中，中间的1个脚通常是2 个电容连接一起的公共端，另外2个引脚即为晶振两端，也是两个电容各自与晶振连接的两端。由此可见，这种复合件可用一个同频率晶振和两个100～200pF 的瓷片电容按常规连接后直接予以代换。

无源晶振无源晶振串联或并联电阻串联或并联电阻

串电阻是降低驱动功率，避免过激励，并电阻是为了帮助起振，串的电阻一般都是百欧姆级，并的一般都上M 欧姆级。

一份电路在其输出端串接了一个22K 的电阻，在其输出端和输入端之间接了一个10M 的电阻，这是由于连接晶振的芯片端内部是一个线性运算放大器，将输入进行反向180度输出，晶振处的负载电容电阻组成的网络提供另外180度的相移，整个环路的相移360度，满足振荡的相位条件，同时还要求闭环增益大于等于1，晶体才正常工作。

晶振输入输出连接的电阻作用是产生负反馈，保证放大器工作在高增益的线性区，一般在M 欧级，输出端的电阻与负载电容组成网络，提供180度相移，同时起到限流的作用，防止反向器输出对晶振过驱动，损坏晶振。

和晶振串联的电阻常用来预防晶振被过分驱动。晶振过分驱动的后果是将逐渐损耗减少晶振的接触电镀，这将引起频率的上升，并导致晶振的早期失效，又可以讲drive level 调整用。用来调整drive level 和发振余裕度。

Xin 和Xout 的内部一般是一个施密特反相器,反相器是不能驱动晶体震荡的.因此,在反相器的两端并联一个电阻,由电阻完成将输出的信号反向 180度反馈到输入端形成负反馈,构成负反馈放大电路.晶体并在电阻上,电阻与晶体的等效阻抗是并联关系,自己想一下是电阻大还是电阻小对晶体的阻抗影响小大?

电阻的作用是将电路内部的反向器加一个反馈回路，形成放大器，当晶体并在其中会使反馈回路的交流等效按照晶体频率谐振，由于晶体的Q 值非常高，因此电阻在很大的范围变化都不会影响输出频率。过去，曾经试验此电路的稳定性时，试过从100K ～20M 都可以正常起振，但会影响脉宽比的。

晶体的Q值非常高, Q值是什么意思呢？晶体的串联等效阻抗是Ze = Re + jXe, Re<< |jXe|, 晶体一般等效于一个Q很高很高的电感，相当于电感的导线电阻很小很小。Q一般达到10^-4量级。

避免信号太强打坏晶体的。电阻一般比较大，一般是几百K。

串进去的电阻是用来限制振荡幅度的，并进去的两颗电容根据LZ的晶振为几十MHZ一般是在20~30P左右，主要用与微调频率和波形，并影响幅度，并进去的电阻就要看IC spec了，有的是用来反馈的，有的是为过EMI的对策

可是转化为并联等效阻抗后，Re越小，Rp就越大，这是有现成的公式的。晶体的等效Rp很大很大。外面并的电阻是并到这个Rp上的，于是，降低了Rp值-----＞增大了Re -----＞降低了Q

精确的分析还可以知道，对频率也会有很小很小的影响。

总结并联电阻的四大作用：

1、配合IC内部电路组成负反馈、移相，使放大器工作在线性区；

2、限流防止谐振器被过驱；

3、并联降低谐振阻抗，使谐振器易启动；

4、电阻取值影响波形的脉宽。

石英晶体振荡器是高精度和高稳定度的振荡器，被广泛应用于彩电、计算机、遥控器、手机等各类振荡电路中，以及通信系统中用于频率发生器、为数据处理设备产生时钟信号和为特定系统提供基准信号。 可以说只要需要稳定时钟的地方，就必需要有晶体振荡器。一：认识晶体、晶振常见晶体振荡器有两类，一类是无源晶体，也叫无源晶振，另一类是有源晶振，也叫钟振。无源晶体外形如下图：

（HC-49S 插脚）

HC HC--49S/SMD 49S/SMD 贴片贴片贴片））无源晶体以以上两种封装的晶体最为常用无源晶体以以上两种封装的晶体最为常用，，广泛

广泛应用于普通设备上，尤其是嵌入式设备，若对体积大小有要求，可以选择更小的贴片封装，如下图：

（XG5032 贴片） （XS3225 贴片 1，3脚有效，2，4脚为空脚）当前消费类电子如手机，MP4，笔记本等，XS3225封装最为常用。无源晶体说穿了就是封装了一下晶体，在晶体两面镀上电极引出两根线即可，那么有源晶振就是在无源晶体的基础上加了一个晶体振荡电路，，比如采用一个74HC04或者54HC04之类的非门与晶体勾通三点式电容振荡电路，所以它具有 电源，地，时钟输出三个脚，有些还会增加一个脚，就是晶振工作控制脚，当不需要工作的时候，可以关掉晶振降低功耗。如下图：

（OS3225 与XS3225外形一样，只是脚位定义不同1：EN 控制脚，2：GND 地，3：OUT 信号输出，4：VCC 电源，一般为3.3V 或者5V）。晶振内部振荡电路等效图如下：

非门5404的输出脚2就是信号输出脚。

二：晶体振荡电路原理分析，我们以最常见得MCU振荡电路为例,参考电路如下：

很多人做MCU51单片机得时候，不明白晶体两边为什么要加两个电容，大小一般在15pF～33pF 之间，有些特殊的，还需要在晶体上并联一个大电阻，一般老师的解释是提高晶体振荡电路的稳定性，有助于起振,而对于其根本原理没有解释。其实这个电路就是典型的电容三点式振荡电路，Y1是晶体，相当于三点式里面的电感，C1和C2就是电容，5404（类似74HC04）和R1实现一个NPN的三极管，大家可以对照高频书里的三点式电容振荡电路。接下来分析一下这个电路。

5404必需要一个电阻，不然它处于饱和截止区，而不是放大区，R1相当于三极管的偏置作用，让5404处于放大区域，那么5404就是一个反相器，这个就实现了NPN三极管的作用，NPN三极管在共发射极接法时也是一个反相器。接下来用通俗的方法讲解一下这个三点式振荡电路的工作原理，大家也可以直接看书。大家知道一个正弦振荡电路要振荡的条件是，系统放大倍数大于1，这个容易实现，相位满足360°，接下来主要讲解这个相位问题：

5404因为是反相器，也就是说实现了180°移相，那么就需要C1，C2和Y1实现180°移相就可以，恰好，当C1，C2，Y1形成谐振时，能够实现180移相，这个大家可以解方程等，把Y1当作一个电感来做。也可以用电容电感的特性，比如电容电压落后电流90°，电感电压超前电流90°来分析，都是可以的。

当C1增大时,C2端的振幅增强，当C2降低时，振幅也增强。有些时候C1，C2不焊也能起振，这个不是说没有C1，C2，而是因为芯片引脚的分布电容引起的，因为本来这个C1，C2就不需要很大，所以这一点很重要。接下来分析这两个电容对振荡稳定性的影响。

因为7404的电压反馈是靠C2的，假设C2过大，反馈电压过低，这个也是不稳定，假设C2

过小，反馈电压过高，储存能量过少，容易受外界干扰，也会辐射影响外界。C1的作用对C2恰好相反。因为我们布板的时候，假设双面板，比较厚的，那么分布电容的影响不是很大，假设在高密度多层板时，就需要考虑分布电容，尤其是VCO之类的振荡电路，更应该考虑分布电容。有些用于工控的项目，建议不要用晶体的方法振荡，而是直接接一个有源的晶振很多时候大家会用到32.768K的时钟晶体来做时钟，而不是用单片机的晶体分频后来做时钟，这个原因很多人想不明白，其实这个跟晶体的稳定度有关，频率越高的晶体，Q值一般难以做高，频率稳定度不高，32.768K的晶体稳定度等各方面都不错，形成了一个工业标准，比较容易做高。一般晶体在基频下最高频率只能做到30MHz附近，最高的也只有40MHz，更高的一般采用晶体的3次倍频，这个时候晶体的接法比较特殊，需要采用一定的选频网络，如下图，这个选频网络需要工作在3次倍频上，这样才能保证稳定工作。但一般还是建议采用基频晶体，所以客户在采购高频晶体时，需要问清楚厂家是基频还是倍频，超过40MHz的大部分都是倍频了。

三：晶体晶振原理特性及工艺1、石英晶体与频率控制组件石英是由硅原子和氧原子组合而成的二氧化硅（Silicon Dioxide, SiO2）, 以32点群的六方晶系形成的单结晶结构﹝图一﹞.单结晶的石英晶体结构具有压电效应特性, 当施加压力在晶体某些方向时, 垂直施力的方向

就会产生电气电位. 相对的当以一个电场施加在石英晶体某些轴向时, 在另一些方向就会产

生变形或振动现象. 掌握单结晶石英材料的这种压电效应, 利用其发生共振频率的特性, 发

挥其精确程度作为各类型频率信号的参考基准, 就是水晶震荡器的设计与应用. 因为石英晶

体具有很高的材料Q值,所以绝大部份的频率控制组件,如共振子及振荡器,都以石英材料为基础. 以石英为基础的频率控制组件可以依其压电振动的属性, 可以分为体波(bulk wave)振动组件及表面声波(surface acoustic wave)振动组件. 体波振动组件如石英晶体共振子, 石英晶体滤波器及石英晶体振荡器, 表面波振动组件如表面波滤波器及表面波共振子. 当石英晶

体以特定的切割方式, 以机械加工方式予以表面研磨, 完成特定的外型尺寸就是通称的石英

芯片(quartz wafer 或 quartz blank ). 将这个石英芯片放置在真空还境中, 于表面镀上电极后,再以导电材料固定在金属或是陶瓷基座上, 并加以封装, 就成为一般所谓的石英晶体共振子( quartz crystal resonator ). 利用石英共振子在共振时的低阻抗特性及波的重迭特性, 用邻近的双电极, 可以做出石英晶体滤波器. 将石英振荡子加上不同的电子振荡线路, 可以

做成不同特性的石英振荡器. 例如: 石英频率振荡器(CXO), 电压控制石英晶体振荡器(Voltage Controlled Crystal Oscillator, VCXO), 温度补偿石英晶体振荡器(Temperature Compensated Crystal Oscillator, TCXO), 恒温槽控制石英晶体振荡器(Oven Controlled Crystal Oscillator, OCXO)…等. 相对于体波谐振的是表面声波的谐振. 将石英晶体表面镀以叉状电极(inter-digital-transducer, IDT)方式所产生的表面振荡波, 可以制造出短波长(高频率)谐振的表面声波共振子(SAW Resonator)或表面声波滤波器(SAW Filter).

2、石英晶体的压电特性

石英材料中的二氧化硅分子(SiO2) 在正常状态下, 其电偶极是互相平衡的电中性. 在(图二左)的二氧化硅是以二维空间的简化图形. 当我们在硅原子上方及氧原子下方分别给予正电场及负电场时, 空间系统为了维持电位平衡, 两个氧原子会相互排斥, 在氧原子下方形成一

个感应正电场区域, 同时在硅原子上方产生感应负电场区域. 相反的情况, 当我们在硅原子

上方及氧原子下方分别给予负电场及正电场时, 两个氧原子会相互靠近, 氧原子下方产生感

应负电场,硅原子上方产生感应正电场. (图二). 然而, 氧原子的水平位置变化时, 邻近的另一个氧原子会相对的产生排斥或吸引的力量, 迫使氧原子回到原来的空间位置. 因此, 电场

的力量与原子之间的力量会相互牵动, 电场的改变与水平方向的形变是形成交互作用状态. 这个交互作用会形成一个在石英材料耗能最小的振动状态, 祇要由电场持续给与能量, 石英材料就会与电场之间维持一个共振的频率. 这个压电效应下氧原子的振幅与电场强度及电场对二氧化硅的向量角度有相对应的关系.在实际的应用上, 电场是由镀在石英芯片上的金属电极产生, 电场与二氧化硅的向量角度则是由石英晶棒的切割角度来决定.

(Fig. 2) Simplified one dimensional piezoelectricity of SiO2

3、石英的切割角度

依据不同的应用领域及工作温度需求, 因应了许多不同的石英切割角度种类. 例如AT-, BT-, CT-, DT-, NT, GT…..等不同的切割板片. 不同的切割方向的板片具有不同的弹性常数张量(elastic constant tensor), 不同的压电常数张量(piezoelectric constant tensor)及不同的介电常数张量(dielectric constant tensor). 这些张量在石英组件的设计及应用上展现了不同的振荡及温度特性. (图三)表现了在Z-plat石英结构上,几种不同方向的石英板片切割方式.

﹝Fig. 3﹞Orientation angle of a Z-plate quartz crystal.

4、石英晶体的振动模态

经由不同的石英切割角度及不同电极型状的电场效应, 石英芯片展现了各种不同的振动模态. 以经常产生的振动模态可以概分为扰曲模态(flexture mode), 伸缩模态(extension mode), 面剪切模态(face shear mode) 和 厚度剪切模态(thickness shear mode). 这几种振动模态以简单的方法在表一中可以看到. 在实际状况中, 石英芯片并不是一定祇有单一种振动模态, 而可能有多种模态同时存在在一个石英芯片的振荡中, 经由适当的设计, 可以压制其它不希望产生的振动模态(unwanted mode), 来达到主要振动模态的最佳化.

﹝Table 1﹞Vibration Mode and Cut Angle.

5、石英晶体的频率与温度特性

大部份的石英晶体产品是用于电子线路上的参考频率基准或频率控制组件, 所以, 频率与工作环境温度的特性是一个很重要的参数. 事实上, 良好的频率与温度(frequeny versus temperature)特性也是选用石英做为频率组件的主要因素之一. 经由适当的定义及设计, 石英晶体组件可以很容易的就满足到以百万分之一 (parts per million, ppm) 单位等级的频率误差范围. 若以离散电路方式将LCR零件组成高频振荡线路, 虽然也可以在小量生产规模达到所需要的参考频率信号误差在ppm或sub-ppm等级要求, 可是这种方式无法满足产业要达到的量产规模. 石英组件的频率对温度特性更是离散振荡线路无法简易达成的. 在(图四) 中提

供了数种不同的石英晶体切割角度的频率对温度特性曲线.

﹝Fig.4﹞Frequency-temperature characteristics of various quartz cuts.

在各种不同种类的切割角度方式中, AT角度切割的石英芯片适用在数MHz到数佰MHz的频率范围,是石英芯片应用范围最广范及使用数量最多的一种切割应用方式. 在(图五)中, 从石英晶棒X-轴向的上视图, 可以看到对Z-轴向旋转约35度的AT 方向. 这在大量生产的技术上也是很好达成的一种作业方式.

( Fig.5 ) Orientation of AT plat

(图六)是以AT切割角度变动在厚度振动模态的频率对温度特性的展开图. 图中以常用的室温

摄式25度作为相对零点, AT切割的最大优点是频率对温度变化为一元三次方曲线. 这个特性, 从(图六)中可以看到, 在相当宽广的温度范围下, AT切割的温度曲线的第一阶及第二阶常数为零, 第三阶的常数便决定了频率对温度的变化值.

(Fig. 6) AT - cut frequency-temperature characteristics.

6、石英晶体共振子的等效线路及参数

(图七)(a)及(b)分别是DIP型式及SMD型式的石英振荡子的基本结构图. (图七)(c)是电子电

路上所使用代表石英振荡子的电子符号. 当石英晶体共振子处在远离振荡频率区域时, 石英

晶体共振子仅是一个电容性的组件, 当频率接近石英晶体的振荡频率时, 就接近是一个电感

性的等效LCR振荡线路.

(Fig. 7) (a) l can type resonator

(b) Ceramic SMD type resonator

(c) Symbol of crystal usnit

(图八) 就是将石英晶体共振子转换成振荡频率附近的Butterworth-Van Dyke (BVD)等效电路. 在这个图中,主要有四个主要参数 : 静态电容-Co, 动态电容-C1, 动态电感-L1及动态电阻-R1.

﹝Fig.8﹞Effective Circuit of Crystal

七.共振频率( Resonance Frequency )

在技术文献及产品应用上, 石英晶体共振子的共振有三组不同定义及特性的共振频率.

(1) 串联谐振频率及并联谐振频率 ( fs , fp )

(series resonance frequency and parallel resonance frequency)

(2) 谐振频率及反谐振频率 ( fr , fa )

(resonance frequency and anti-resonance frequency)

(3) 最大电导频率及最小电导频率 ( fm , fn )

(maximum admittance frequency minimum admittance frequency).

这三组频率的导纳(admittance)图, 可以从(图九)复数坐标清楚的看到

﹝Fig.9﹞ Complex Admittance of Resonators

串联偕振频率及并联偕振频率, fs and fp ,是分别由电导(real part of the admittance)最大和阻抗(real part of the electric input impedance)最大时的频率.

谐振频率及反谐振频率, fr and fa , 分别是当电导等于零(纯电阻特性)的二个频率. 在这个时候, fr 的阻抗为 1 / Rr 而fa 的阻抗为 1/ Ra.

在评估共振时的等效线路时, 串联谐振频率及并联谐振频率, fs and fp , 是最重要的二个频率参数. 对于串联谐振频率及并联谐振频率( fs and fp )二者的关系, 我们可以用下列公式来表达:

公式中的C1及 L1 分别是(图七)中的动态电容(motional capacitance)及动态电感(motional conductance); Co 是静态电容(shunt capacitance).

8、专有名辞

(1) (1) 公称频率及容许误差公称频率及容许误差公称频率及容许误差( Nominal Frequency and Tolerance )( Nominal Frequency and Tolerance )

( Nominal Frequency and Tolerance ) 在正确的振荡线路匹配下, 从振荡线路输出的频率, 称之为“公称频率( nominal

frequency )”. 频率单位一般是以兆赫( megahertz, MHz) 或 仟赫(Kilohertz, KHz)表示. 实际的批量生产及振荡线路应用上, 产品在室温环境(25o C)中都会有一些相对于中心频率的频率散布误差. 这类型的频率容许误差的最大散布值,一般是以ppm ( parts per million )或% ( percent ) 来表示.

(2) (2) 基本波振荡及倍频振荡模态基本波振荡及倍频振荡模态基本波振荡及倍频振荡模态( Fundamental and Overtone Vibrations Mode)( Fundamental and Overtone Vibrations Mode)

( Fundamental and Overtone Vibrations Mode) 在AT 切割角度的石英晶体共振子主要是以厚度剪切振荡模态存在. 石英晶体在共振时, 除了基本波振荡之外, 高阶的倍频共振也与基本波振荡同时存在于石英晶体的电极区域之间. 但是, 由于压电材料的电极是电气相位相反的振动环境, 所以, 祇有奇数倍(odd number)的高频倍频可以发生, 偶数倍(even number)的倍频共振在石英晶体共振子是不会存在的(图

十).

(Fig.10) Only odd number harmonic vibrations can be excited in crystal resonator

(3) (3) 负载电容负载电容负载电容 ( Load Capacitance, CL )

( Load Capacitance, CL ) 振荡线路上的”负载电容(load capacitance)”定义为:从石英晶体共振子的两个端子看向振荡线路所遭遇到的所有电容值. 负载电容在线路上可以与石英晶体共振子以并联

(parallel)或以串联(series)的方示连接. 以并联方式连接的振荡线路中, 负载电容(CL)的大小会影响公称频率的特性.

这种负载电容并联线路的共振频率以 f L 表示 :

(4) (4) 频率对温度稳定性频率对温度稳定性频率对温度稳定性( Frequency ( Frequency ( Frequency--Temperature Stability )

Temperature Stability ) 石英频率因温度变化而改变, 这是因起于石英材料在各个坐标轴向的热膨胀系数不同, 当温度变化时, 各轴向晶格距产生些许变化. 当引用不同的切割角度时, 不同振荡模态的之变化也会不同.

以AT 切割角度的厚度剪切振荡模态的设计, 一般是采用摄氏25度作为参考温度点的频率来定义在工作环境温度范围内的频率变动的稳定性. 在定义这项频率对温度稳定性参数的同时, 也应该一同规范出相对应的工作环境温度范围(Operation Temperature Range)

石英频率组件频率对温度稳定性的特性, 亦如同公称频率误差一样, 是以ppm 或是以% 为计量单位. 组件的频率温度特性曲线与石英的切割角度, 振荡模态, 表面处理及外型尺寸都有很大的关系. 除此之外, 振荡线路上的负载电容(CL), 驱动功率(drive level)的特性, 也会影响到振荡线路输出频率对温度变化的稳定性.

(5) (5) 等效串联阻抗等效串联阻抗等效串联阻抗 ( Equivalent Series Resistance , ESR)

( Equivalent Series Resistance , ESR) 当石英晶体串联振荡在fs 时, C1及L1是相反相位而互相抵消, 整个共振子的动态支臂(motional arm) 的导纳(admittance)是接近最小阻抗值R1. 这时候整个石英晶体共振子的表现仅是一个电阻性的组件. 电阻值R1是整个组件的机械性能量损耗. 其中包含了石英材料, 接着材料及封装材料上所有的能量损耗.

(6) (6) 动态电容动态电容动态电容( Motional Capacitance C1 ) ( Motional Capacitance C1 ) ( Motional Capacitance C1 ) 及动态电感及动态电感及动态电感( Motional Inductance L1 )( Motional Inductance L1 )( Motional Inductance L1 ) 在公式一中, ,动态电容C1及动态电感L1与串联偕振频率, fs ,是相互关联的.

在实际的量测系统中, 我们祇能量测到动态电容C1及串联协振频率fs . 动态电感L1是由公式(4)计算得到.

(7) (7) 静态电容静态电容静态电容( Static ( Static ( Static Capacitance or Shunt Capacitance, Co )Capacitance or Shunt Capacitance, Co )

Capacitance or Shunt Capacitance, Co ) 静态电容,Co, 主要来自由以石英芯片为介电材料与两个电极所形成的电容为主; 另外一小部份的静态电容来自连接石英芯片与接线的导电接着材料之间的电容和封装外壳的电容. 静态电容是在远低于振荡频率的范围量测出来的, 以避免在受到振荡频率附近的动态电容影响. 公式(5) 是静态电容的数学表示式.

在公式(5)中, A 代表电极的面积; d 代表石英芯片的厚度; ε 是石英芯片的相对应介电值; C m+p 是其它由材料产生的电容值

(8) (8) 驱动功率驱动功率驱动功率( Drive Level )( Drive Level )

( Drive Level ) 石英晶体的驱动功率是指石英晶体共振子的消耗功率. 一般是以微瓦(microwatt)表示. 振荡线路的设计上必须提供适当的功率让石英晶体共振子开始起振并维持振荡. 石英晶体的振荡是属于物理上的高频机械振动, 振荡时的电气阻抗值约在10~100奥姆以下( 依频率范围及尺寸大小有差异). 振荡线路若提供过高的驱动功率, 会使石英晶体的非线性特性变化及石英/电极/接着材料的接口恶化, 进而造成振荡频率FL 及等效阻抗R1的过度变化. 石英晶体在长时期的过高驱动功率下工作, 会有不稳定的现象. 随着各类应用面的低消耗功率需求及产品小形化趋势, 加上近几年石英产品的技术大幅提升, 石英晶体共振子的电气阻抗值整体都下降而且稳定. 振荡线路的设计不需要,也不应该提供过高的驱动能量在石英晶体共振子上面. 对于绝大部份的应用面而言, 振荡线路提供 10 ~ 100 微瓦( microwatt)的最大功率(视石英共振子的尺寸及频率而定)给石英共振子已足够了.

(9) (9) 电气品质因子电气品质因子电气品质因子( Quality Factor, Q )( Quality Factor, Q )( Quality Factor, Q )

对于石英晶体共振子, 电气质量因子Q 是很重要的一个特性. 电气质量因子可以用下列公式(6)表示

石英晶体的共振子的质量因子可以达到数佰万以上.

(10) (10) 牵引率牵引率牵引率( Pullability ) ( Pullability ) ( Pullability ) 及及 敏感度敏感度( Trim Sensitivity )( Trim Sensitivity )

( Trim Sensitivity ) 石英晶体共振子应用在并联振荡线路上, 振荡频率与负载电容CL 有很大的关系. 这在前面的公式(3)就可以看到. (图十一) 是以并联振荡线路上FL 频率对负载电容CL 的变化曲线示意图.

频率的“牵引率”指的是负载电容CL1的频率FL1到负载电容CL2的频率FL2的频率变化. 在(图十一)中可以是FL1(CL=24pF)与FL2(CL=10pF)的频率变化值. 在这个例子中的频率牵引率是 220 ppm. 若我们将CL1与CL2的负载电容值趋近极小化(曲线作数学上的微分), 就会得到曲线的切线值. 这个切线值就是用某一个负载电容的敏感度( trim sensitivity ). 在(图十一)中, CL=24 pF 时的频率敏感度是10 ppm/pF, 及CL=10 pF 时的频率敏感度是20 ppm/pF. 在并联线路中, 负载电容越小, 频率对负载电容变化的敏感度越高. 相反的, 负载电容越大, 频率对负载电容变化的敏感度越低. 这就是石英晶体共振子用于VCXO 线路上时, 线路设计上会选用较小负载电容. 反之, 在要求较准确的频率信号时, 线路设计上会选用较高的负载电容.

(Fig. 11) Frequency variation vs. load capacitance

(11) (11) 老化老化老化( AGING )( AGING )

( AGING ) “ 老化” 顾名思意就是指在某一段特定时间范围内, 石英晶体共振子随时间的频率变化, 以百万分之一 ( parts per million, ppm ) 为表示的单位. 老化在频率与时间上的特性曲线, 一般是呈现指数(exponential)型态的变化. 频率老化变动最大的期间是在石英频率组件制成后的第一个月. 之后, 频率的变化就随时间逐渐减少. 频率的老化特性有好几个主要的因素

影响. 比如说, 封装的方法, 材料的种类, 制程温度, 制程管控, 热处理过程及产品的尺寸和频率高低. 在规格上大多都要定义出短期(1~3个月) 或长期(1~10年)的频率老化需求.

(12) (12) 储存温度范围储存温度范围储存温度范围( STORAGE T ( STORAGE T ( STORAGE TEMPERATURE RANGE )EMPERATURE RANGE )

EMPERATURE RANGE ) 除了在前面的工作环境温度范围之外, 另一项与温度有关的特性是”储存温度范围

(Storage Temperature Range)”. 这个参数指的是产品在静态状况下可以储存的最高与最低温度范围. 在这个温度范围内, 产品必需保证在长时期的储存后, 还是可以在工作温度范围内正常的工作并符合规格. 这项特性与石英晶体共振子的组件设计及制程设计有很大关系, 要小心的定义.

(13) (13) 负性阻抗负性阻抗负性阻抗(Negative Resistance , (Negative Resistance , (Negative Resistance , -- R )

R ) 负性阻抗是指从石英晶体共振子的二个端子往振荡线路看过去, 所遭遇到振荡线路在振荡频率时的阻抗特性值. 振荡线路上必需提供足够的放大增益值来补偿石英晶体共振子在共振时的机械能损失. 负性阻抗并不是石英振荡子的产品参数, 却是振荡线路的一项重要特性参数. 从共振子的角度而言, 就是在振荡线路的”负性阻抗”.

九.石英晶体发振器( CRYSTAL OSCILLATORS )

当把石英共振子与振荡线路或集成电路(IC)一起整合在一个封装内, 由外部提供电源电压, 形成一个主动组件输出频率信号, 就是所谓的石英晶体振荡器. 石英晶体振荡器可以藉由单一封装组件内部不同的振荡线路及输出线路, 提供不同特性需求的参考频率(reference frequency). 例如有 石英频率振荡器SPXO ( Simple Package Crystal Oscillator ) 或称为 CXO ( Clock Crystal Oscillator ), 可程序化石英晶体振荡器PCXO ( Programmable Crystal Oscillator ), 电压控制石英晶体振荡器VCXO ( Voltage Controlled Crystal Oscillator ), 温度补偿石英晶体振荡器TCXO ( Temperature Compensated Crystal

Oscillator ) 及 恒温槽控制石英晶体振荡器OCXO ( Oven Controlled Crystal Oscillator ). 为了满足应用面需求而言, 石英晶体振荡器内部的振荡线路有以基本波或三倍频不同方式. 若要达到数佰兆赫的输出频率时, 振荡线路后级可以采用锁相回路方式或倍频方式, 将较低频率的石英振荡频率提升. 对于输出端的输出准位及输出波形也有各类不同需求,如 CMOS, LVPECL, LVDS…..等. 这些规格都要仔细的定义.

在(图十二)提供了数种石英振荡器输出频率对温度变化的稳定性示义图

晶振基础知识

晶振基础知识（第一版） 摘要：本文简单介绍了晶体谐振器和晶体振荡器的结构，工作原理，振荡器电路的分类，晶体振荡器的分类，晶振类器件的主要参数指标和石英晶体基本生产工艺流程。 一、振荡电路的定义，构成和工作原理 (2) 二. 晶体振荡器分类： (16) 三、石英晶体谐振器主要参数指标 (19) 四、石英晶体振荡器主要参数指标 (20) 五．石英晶体基本生产工艺流程 (26)

一、振荡电路的定义，构成和工作原理 1. 振荡器：不需外加输入信号，便能自行产生输出信号的电路，通常也被成为。 2. 振荡器构成：谐振器（选频或滤波）+驱动（谐振）电路构成振荡器电路。 3. 谐振器的种类有：RC 谐振器，LC 并联谐振器，陶瓷谐振器，石英（晶体）谐振器，原子谐振器，MEMS （硅）振荡器。本文只讨论石英晶体谐振器。 石英谐振器的结构 石英谐振器，它由石英晶片、电极、支架和外壳等部分组成。它的性能与晶片的切割方式、尺寸、电极的设置装架形式，以及加工工艺等有关。其中，晶片的切割问题是设计时首先要考虑的关键问题。由于石英晶体不是在任何方向都具有单一的振动模式（即单频性）和零温度系数，因此只有沿某些方向切下来的晶片才能满足设计要求。 Mounting clips Top view of cover Resonator

普通晶振内部结构 石英晶体振荡器主要由基座、晶片、IC 及外围电路、陶瓷基板（DIP OSC ）、上盖组成。 普通晶体振荡器原理图 胶点 基座 晶片 Bonding 线 IC

4. 振荡电路的振荡条件： （1）振幅平衡条件是反馈电压幅值等于输入电压幅值。根据振幅平衡条件，可以确定振荡幅度的大小并研究振幅的稳定。 （2）相位平衡条件是反馈电压与输入电压同相，即正反馈。根据相位平衡条件可以确定振荡器的工作频率和频率的稳定。 （3）振荡幅度的稳定是由器件非线性保证的，所以振荡器是非线性电路。 （4）振荡频率的稳定是由相频特性斜率为负的网络来保证的。 （5）振荡器的组成必须包含有放大器和反馈网络，它们必须能够完成选频、稳频、稳幅的功能。（6）利用自偏置保证振荡器能自行起振，并使放大器由甲类工作状态转换成丙类工作状态。

选择晶振时要考虑哪些参数

选择晶振时要考虑哪些参数？ 2011-7-19 14:26 提问者：rinkeigun|浏览次数：2555次 谢谢好心人。我想知道的是： 1. 晶振之身的参数（频率等） 2. 与周围的器件（51单片机）有什么关联，影响 3. 构成晶振的元件是什么（如C，Y） 4.哪里有最简单的电路图 我来帮他解答 2011-7-25 14:05 满意回答 1、 晶体谐振器的等效电路 图1是一个在谐振频率附近有与晶体谐振器具有相同阻抗特性的简化电路。 其中：C1为动态电容也称等效串联电容；L1为动态电感也称等效串联电感； R1为动态电阻也称等效串联电阻；C0为静态电容也称等效并联电容。 这个等效电路中有两个最有用的零相位频率，其中一个是谐振频率(Fr)，另一个是反谐振频率(Fa)。当晶体元件实际应用于振荡电路中时，它一般还会与一负载电容相联接，共同作用使晶体工作于Fr和Fa之间的某个频率，这个频率由振荡电路的相位和有效电抗确定，通过改变电路的电抗条件，就可以在有限的范围内调节晶体频率。 2、晶体的频率 晶体在应用的电路中，其电气特性表现较复杂，与其相关的频率指标也有多个，主要的是： a）标称频率（F0） 指晶体元件规范中所指定的频率，也即用户在电路设计和元件选购时所希望的理想工作频率。 b）谐振频率（Fr） 指在规定条件下，晶体元件电气阻抗为电阻性的两个频率中较低的一个频率。根据图1的等效电路，当不考虑C0的作用，Fr由C1和L1决定，近似等于所谓串联（支路）谐振频率（Fs）。 这一频率是晶体的自然谐振频率，它在高稳晶振的设计中，是作为使晶振稳定工作于标称频率、确定频率调整范围、设置频率微调装置等要求时的设计参数。c）负载谐振频率（FL） 指在规定条件下，晶体元件与一负载电容串联或并联，其组合阻抗呈现为电阻性时两个频率中的一个频率。在串联负载电容时，FL是两个频率中较低的那个频

晶振基础知识

1、晶体元件参数 1.1等效电路 作为一个电气元件，晶体是由一选定的晶片，连同在石英上形成电场能够导电的电极及防护壳罩和内部支架装置所组成。 晶体谐振器的等效电路图见图1。 等效电路由动态参数L 1、C 1、R 1和并电容C 0组成。这些参数之间都是有联系的，一个参数变化时可能会引起其他参数变化。而这些等效电路的参数值跟晶体的切型、振动模式、工作频率及制造商实施的具体设计方案关系极大。 下面的两个等式是工程上常用的近似式： 角频率ω=1/11C L 品质因数Q=ωL 1/R 1 其中 L1为等效动电感，单位mH C1为等效电容，也叫动态电容，单位fF R1为等效电阻，一般叫谐振电阻，单位Ω 图2、图3、图4给出了各种频率范围和各种切型实现参数L 1、C 1、R 1的范围。 图2常用切型晶体的电感范围 图3 常用切型的电容范围 对谐振电阻来说，供应商对同一型号的任何一批中可以有3：1的差别，批和批之间的差别可能会更大。对于一给定的频率，采用的晶体盒越小，则R 1和L 1的平均值可能越高。

1.2 晶体元件的频率， 晶体元件的频率通常与晶体盒 尺寸和振动模式有关。一般晶体尺 寸越小可获得的最低频率越高。晶 体盒的尺寸确定了所容纳的振子的 最大尺寸，在选择产品时应充分考 虑可实现的可能性，超出这个可能 范围，成本会急剧增加或成为不可 能,当频率接近晶体盒下限时,应与 供应商沟通。下表是不同晶体盒可 实现的频率范围。 图4 充有一个大气压力气体 （90%氮、10%氦） 的气密晶体元件的频率、切型和电阻范围 1.3 频差 规定工作温度范围及频率允许偏差。 电路设计人员可能只规定室温频差，但对于在整个工作温度范围内要求给定频差的应 用，除了给定室温下的频差还应给出整个工作温度范围内的频差。给定这个频差时，应充分 考虑设备引起温升的容限。 通常有两种方法规定整个工作温度范围的频差。 1）规定总频差 如从-10℃—+85℃，总频差为±50×10-6，通常这种方法一般用于具有较宽频差而不采

好晶振的选择方法

好晶振的选择方法 晶振选型时关心的技术指标： 1.频率：基本参数，选型必须知道的参数。 频率越高一般价格越高。但频率越高，频差越大，从综合角度考虑，一般工程师会选用频率低但稳定的晶振，自己做倍频电路。总之频率的选择是根据需要选择，并不是频率越大就越好。要看具体需求。比如基站中一般用10MHz的OCXO，但由于很好的频率稳定性，属于高端晶振。至于范围，晶振的频率做的太高的话，就会失去意义，因为有其他更好的频率产品代替。 KVG的产品频率范围是：25kHz-1.3G。基本上所有应用中的晶振都可以在KVG产品种找到。 2.频率稳定度：关键参数，KVG的高端晶振可以达到10-9级别。 指在规定的工作温度范围内，与标称频率允许的偏差。用PPm（百万分之一）表示。一般来说，稳定度越高或温度范围越宽，价格越高。对于频率稳定度要求±20ppm 或以上的应用，可使用普通无补偿的晶体振荡器。对于介于±1 至±20ppm 的稳定度，应该考虑TCXO 。对于低于±1ppm 的稳定度，应该考虑OCXO。比如OCXO-3000SC，频稳为+/- 2x10^-9。如果客户有十分特别的频稳要求，KVG可以定制。 3.电源电压： 常用的有3.3V、5V、2.8V等。 KVG的产品2。8V 3。3V 5V都有。其中3.3V应用最广。 4.输出： 根据需要采用不同输出。（HCMOS,SINE,TTL,PECL,LVPECL,LVDS,LVHCMOS等）每种输出类型都有它的独特波形特性和用途。应该关注三态或互补输出的要求。对称性、上升和下降时间以及逻辑电平对某些应用来说也要作出规定。 KVG产品有些系列有HCMOS/TTL，有些系列有LVPECL/LVDS输出。根据客户需要我们可以帮助客户选型。 5.工作温度范围： 工业级标准规定的-40～+85℃这个范围往往只是出于设计者们的习惯，倘若-30～+70℃已经够用，那么就不必去追求更宽的温度范围。对于某些特殊场合如航天军用等，对温度有更苛刻的要求。 KVG的产品都用普通和工业级标准，对于军工极KVG也有。军工级一般需要定制，KVG在定制方面有优势。 6.相位噪声和抖动： 相位噪声和抖动是对同一种现象的两种不同的定量方式，是对短期稳定度的真实度量。振荡器以及其它利用基波或谐波方式的晶体振荡器具有最好的相位噪声性能。采用锁相环合成器产生输出频率的振荡器比采用非锁相环技术的振荡器一般呈现较差的相位噪声性能。但相对的，拥有好的相位噪声和抖动的同时振荡器的设计复杂，体积大，频率低，造价高。 KVG的晶振系列涵盖了各种设计技术，可根据客户要求进行选择。例如V-850采用倍频器（过滤谐波）技术，具有高频，低抖动(<0.1ps rms 12kHz-20MHz)。实际上相位噪声和抖动是短期频率稳定度的度量，所以一般越高端的晶振，即频稳越好的晶振，这些指标也相应越好。KVG可以提供各种档次相位噪声的晶振，

压控晶振原理

压控晶振原理 压控晶体振荡器简介 压控晶体振荡器全称：电压控制晶体振荡器(Voltage Controlled Crystal Oscillator)，是一种与晶体谐振器串联插入变容二极管，根据外部加入的电压使二极管的容量发生变化，来达到输出频率可根据晶体谐振器的负载电容特性变化的晶体振荡器。 VCXO主要由石英谐振器、变容二极管和振荡电路组成，其工作原理是通过控制电压来改变变容二极管的电容，从而“牵引”石英谐振器的频率，以达到频率调制的目的。VCXO大多用于锁相技术、频率负反馈调制的目的。 石英晶体振荡器是由品质因素极高的石英晶体振子（即谐振器和振荡电路组成。晶体的品质、切割取向、晶体振子的结构及电路形式等，共同决定振荡器的性能。压控晶体振荡器具有以下特点： (1)低抖动或低相位噪声：由于电路结构、电源噪声以及地噪声等因素的影响，VCO的输出信号并不是一个理想的方波或正弦波，其输出信号存在一定的抖动，转换成频域后可以看出信号中心频率附近也会有较大的能量分布，即是所谓的相位噪声。VCO输出信号的抖动直接影响其他电路的设计，通常希望VCXO的抖动越小越好。 (2)宽调频范围：VCO的调节范围直接影响着整个系统的频率调节范围，通常随着工艺偏差、温度以及电源电压的变化，VCXO的锁定范围也会随着变化，因此要求VCXO有足够宽的调节范围来保证VCXO的输出频率能够满足设计的要求。 (3)稳定的增益：VCO的电压——频率非线性是产生噪声的主要原因之一，同时，这种非线性也会给电路设计带来不确定性，变化的VCXO增益会影响环路参数，从而影响环路的稳定性。因此希望VCXO的增益变化越小越好。 1.频率大小：频率越高一般价格越高。但频率越高，频差越大，从综合角度考虑，一般工程师会选用频率低但稳定的晶振，自己做倍频电路。总之频率的选择是根据需要选择，并不是频率越大就越好。要看具体需求。比如基站中一般用10MHz的恒温晶振（OCXO），因其有很

晶振基础知识

晶振基础知识

晶振基础知识（第一版） 摘要：本文简单介绍了晶体谐振器和晶体振荡器的结构，工作原理，振荡器电路的分类，晶体振荡器的分类，晶振类器件的主要参数指标和石英晶体基本生产工艺流程。 一、振荡电路的定义，构成和工作原理 (3) 二. 晶体振荡器分类： (23) 三、石英晶体谐振器主要参数指标 (27) 四、石英晶体振荡器主要参数指标 (30) 五．石英晶体基本生产工艺流程 (43)

一、振荡电路的定义，构成和工作原理 1. 振荡器：不需外加输入信号，便能自行产生输出信号的电路，通常也被成为。 2. 振荡器构成：谐振器（选频或滤波）+驱动（谐振）电路构成振荡器电路。 3. 谐振器的种类有：RC谐振器，LC并联谐振器，陶瓷谐振器，石英（晶体）谐振器，原子谐振器，MEMS（硅）振荡器。本文只讨论石英晶体谐振器。石英谐振器的结构 石英谐振器，它由石英晶片、电极、支架和外壳等部分组成。它的性能与晶片的切割方式、尺寸、电极的设置装架形式，以及加工工艺等有关。其中，晶片的切割问题是设计时首先要考虑的关键问题。由于石英晶体不是在任何方向都具有单一的振动模式（即单频性）和零温度系数，因此只有沿某些方向切下来的晶片才能满足设计要求。

普通晶振内部结构 Base Mounting clips Bonding area Electrodes Quartz blank Cover Seal Pins Top view of cover Metallic electrodes Resonator plate substrate (the “blank”)

如何选取正确的晶振

一个号的晶体振荡器可以被泛应用到军、民用通信电台，微波通信设备，程控电话交换机，无线电综合测试仪，BP机、移动电话发射台，高档频率计数器、GPS、卫星通信、遥控移动设备等。它具有多种封装类型，最主要的特点是电气性能规范多种多样。它有以下几种不同的类型：电压控制晶体振荡器(VCXO)、温度补偿晶体振荡器(TCXO)、恒温晶体振荡器(OCXO)，以及数字补偿晶体振荡器(MCXO或DTCXO),每种类型都有自己的独特性能。 如果你的设备需要即开即用，您就必须选用VCXO或温补晶振，如果你的要求稳定度在0.5ppm以上，凯越翔建议你选择数字温补晶振(MCXO)。而模拟温补晶振则适用于稳定度要求在5ppm～0.5ppm之间的需求。VCXO只适合于稳定度要求在5ppm以下的产品。如果你的设备在不需要即开即用的环境下，如果需要信号稳定度超过0.1ppm的，可选用OCXO。 从频率稳定性方面考虑：晶体振荡器的主要特性之一是工作温度内的稳定性，它是决定振荡器价格的重要因素。稳定性愈高或温度范围愈宽，器件的价格亦愈高。工业级标准规定的-40～+75℃这个范围往往只是出于设计者们的习惯，倘若-30～+70℃已经够用，那么就不必去追求更宽的温度范围。所以设计工程师要慎密决定特定应用的实际需要，然后规定振荡器的稳定度。指标过高意味着花钱愈多。 晶体老化：造成频率变化的又一重要因素。根据目标产品的预期寿命不同，有多种方法可以减弱这种影响。晶体老化会使输出频率按照对数曲线发生变化，也就是说在产品使用的第一年，这种现象才最为显著。例如，使用10年以上的晶体，其老化速度大约是第一年的3倍。采用特殊的晶体加工工艺可以改善这种情况，也可以采用调节的办法解决，比如，可以在控制引脚上施加电压(即增加电压控制功能)等。 与稳定度有关的其他因素还包括电源电压、负载变化、相位噪声和抖动，这些指标应该规定出来。对于工业产品，有时还需要提出振动、冲击方面的指标，军用品和宇航设备的要求往往更多，比如压力变化时的容差、受辐射时的容差，等等。 输出：必须考虑的其它参数是输出类型、相位噪声、抖动、电压特性、负载特性、功耗、封装形式，对于工业产品，有时还要考虑冲击和振动、以及电磁干扰(EMI)。晶体振荡器可HCMOS/TTL兼容、ACMOS兼容、ECL和正弦波输出。每种输出类型都有它的独特波形特性和用途。应该关注三态或互补输出的要求。对称性、上升和下降时间以及逻辑电平对某些应用来说也要作出规定。许多DSP和通信芯片组往往需要严格的对称性(45%至55%)和快速的上升和下降时间(小于 5ns)。 相位噪声和抖动：在频域测量获得的相位噪声是短期稳定度的真实量度。它可测量到中心频率的1Hz之内和通常测量到1MHz。晶体振荡器的相位噪声在远离中心频率的频率下有所改善。TCXO和OCXO振荡器以及其它利用基波或谐波方式的晶体振荡器具有最好的相位噪声性能。采用锁相环合成器产生输出频率的振荡器比采用非锁相环技术的振荡器一般呈现较差的相位噪声性能。 抖动与相位噪声相关，但是它在时域下测量。以微微秒表示的抖动可用有效值或峰—峰值测出。许多应用，例如通信网络、无线数据传输、ATM和SONET要

晶振的匹配电容选择修订稿

晶振的匹配电容选择 WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8-

匹配电容是指晶振要正常震荡所需要的电容，一外接电容是为了使晶振两端的等效电容等于或接近于负载电容（晶体的负载电容是已知的，在出厂的时候已经定下来了，一般是几十PF，）。应用时一般在给出负载电容值附近调整可以得到精确频率，此电容的大小主要影响负载谐振频率，一般情况下，增大电容会使振荡频率下降，而减小电容会使振荡频率升高， 晶振的负载电容=[(Cd*Cg)/(Cd+Cg)]+Cic+△C] 式中Cd,Cg为分别接在晶振的两个脚上和对地的电容,Cic（集成电路内部电容）+△C（PCB上电容，一般情况下，Cd、Cg取相同的值并联后等于负载电容是可以满足振荡条件的, 在许可的范围内Cd和Ｃg的值越小越好，电容值偏大会虽然有利于震荡的稳定，但是电容过大会增加起振的时间。如果不易起振或振荡不稳定可以减小输入端对地电容量, 而增加输出端的值以提高反馈量。 在电路中输出端和输入端之间接了一个大的电阻，这是由于连接晶振的芯片端内部是一个线性运算放大器，将输入进行反向180度输出，晶振处的负载电容电阻组成的网络提供另外180度的相移，整个环路的相移360度，满足振荡的相位条件，同时还要求闭环增益大于等于1，晶体才正常工作。晶振输入输出连接的电阻作用是产生负反馈，保证放大器工作在高增益的线性区，一般在M欧级，输出端的电阻与负载电容组成网络，提供180度相移，同时起到限流的作用，防止反向器输出对晶振过驱动，损坏晶振，有的晶振不需要是因为把这个电阻已经集成到了晶振里面。 设计是注意事项： 1.使晶振、外部电容器（如果有）与 IC之间的信号线尽可能保持最短。当非常低的电流通过IC晶振振荡器时，如果线路太长，会使它对 EMC、ESD 与串扰产生非常敏感的影响。而且长线路还会给振荡器增加寄生电容； 2.尽可能将其它时钟线路与频繁切换的信号线路布置在远离晶振连接的位置； 3.当心晶振和地的走线； 4.将晶振外壳接地。

晶振选型与应用知识

石英晶振选型与应用知识 石英晶体是压电晶体的一种，沿着特定的方向挤压或拉伸，它的两端会产生正负电荷，这种效应称为正压电效应；相反，对晶体施加电场导致晶体形变的效应，称为逆压电效应。所以在石英晶片两面施加交变电场，晶片就会产生形变，而形变又会产生电场，这是一个周期转换的过程。对于特定的晶片，这个周期是固定的，我们利用这个周期来产生稳定的基准时钟信号。 石英晶体元器件，是利用石英晶体的压电效应实现频率控制、稳定或选择的关键电子元器件。包括石英晶体谐振器、石英晶体振荡器和石英晶体滤波器。在石英晶片的两面镀上电极，经过装架、调频、封装等工序后制成石英晶体元件。石英晶体元件与集成电路等其它电子元件组合成石英晶体器件。本文主要介绍石英晶振：即所谓石英晶体谐振器（无源晶振）和石英晶体振荡器（有源晶振）的统称。一般的概念中把晶振就等同于谐振器理解了，振荡器就是通常所指钟振。石英晶振是一种用于稳定频率和选择频率的电子元件，已被广泛地使用在无线电话、载波通讯、广播电视、卫星通讯、仪器仪表等各种电子设备中. 一、石英晶振的型号命名方法 1.国产石英晶体谐振器的型号由三部分组成： –第一部分：表示外壳形状和材料， B表示玻璃壳，J表示金属壳，S表示塑料封型； –第二部分：表示晶片切型，与切型符号的第一个字母相同， A表示AT切型、B表示BT切型， –第三部分：表示主要性能及外形尺寸等， 一般用数字表示，也有最后再加英文字母的。 JA5为金属壳AT切型晶振元件，BA3为玻壳AT切型晶振元件。 2石英晶体振荡器的型号命名有四部分组成： .

–第一部分：主称 用大写字母Z表示石英晶体振荡器； –第二部：类别 用大写字母表示，其意义见下表： –第三部分：频率稳定度等级 用大写字母表示，其意义见下表： –第四部分：序号 用数字表示，以示产品结构性能参数的区别

晶振电路知识讲解之晶体参数详解

晶振电路知识讲解之晶体参数详解 1. 晶振与晶体的区别晶振是有源晶振的简称，又叫晶体则是无源晶振的简称，也叫（无源）一般是直插两个脚的无极性元件，需要借助（有源）一般是表贴四个脚的封装，内部有时钟电路，只需供电便可产生振荡信号。一般分7050、5032、3225、2520几种封装形式。 2. MEMS硅晶振与石英晶振区别MEMS硅晶振采用硅为原材料，采用先进的半导体工艺 3. 晶体谐振器的等效电路 4. 关键参数4.1 标称频率4.2 调整频差4.3 温度频差在整个温度范围内工作频率相对于基准温度时工作频率的允许偏离。常用ppm表示。4.4 老化率指在规定条件下，由于时间所引起的频率漂移。这一指标对精密晶体是必要的，但它“没有明确的试验条件，而是由制造商通过对所有产品有计划抽验进行连续监督的，某些晶体元件可能比规定的水平要差，这是允许的”（根据IEC的公告）。老化问题的最好解决方法只能靠制造商和用户之间的密切协商。4.5 谐振电阻（Rr）指晶体元件在谐振频率处的等效电阻，当不考虑C0的作用，也近似等于所谓晶体的动态电阻R1或称等效串联电阻(ESR)。这个参数控制着晶体元件的品质因数，还决定所应用电路中的晶体振荡电平，因而影响晶体的稳定性以致是否可以理想的起振。所以它是晶体元件的一个重要指标参数。一般的，对于一给定频率，选用的晶体盒越小，ESR的平均值可能就越高；绝大多数情况，在制造过程中并不能预计具体某个晶体元件的电阻值，而只能保证电阻将低于规范中所给的最大值。4.6 负载谐振电阻（RL）指晶体元件与规定外部电容相串联，在负载谐振频率FL时的电阻。对一给定晶体元体，其负载谐振电阻值取决于和该元件一起工作的负载电容值，串上负载电容后的谐振电阻，总是大于晶体元件本身的谐振电阻。4.7 负载电容（CL）与晶体元件一起决定负载谐振频率FL的有效外界电容。晶体元件规范中的CL是一个4.8 静态电容（C0）等效电路静态臂里的电容。它的大小主要取决于电极面积、晶片厚度和晶片加工工艺。4.9 动态电容（C1）等效电路中动态臂里的电容。它的大小主要取决于电极面积，另外还和晶片平行度、微调量的大小有关。4.10 动态电感（L1）等效电路中动态臂里的电感。动态电感与动态电容是一对相关量。4.11 谐振频率（Fr）指在规定条件下，晶体元件电气阻抗为电阻性的两个

晶体相关基础知识

石英晶体基本常识 一、基础概念 1、石英晶体谐振器:利用石英晶体的逆电压效应制造具有选择频率和稳定频率的无线电元件。 电介质由于外界的机械作用，(如压缩?伸拉)而在其內部产生变化，产生表面电荷的现象，叫压电效应，如果将具有压电效应的介质至于外电场中，由于电场的作用，会引起介质內部正负电荷中心位移，而这一位移产生效应为逆压电效应 2、晶片的主要成分SiO2（二氧化硅）密度：2.65g/cm3分子量：60.06 3、振动模式晶体分为以下两类： AT 基频：BT 在振动模式最低阶次的振动频率 CT DT 3次 泛音：5次晶体振动的机械谐波，泛音频率与基频频率之比， 7次接近整倍数，又不是整倍数。 9次 AT与BT如何区分 1)通过测量晶片厚度 AT厚度t=1670/F0 F0-晶体标称频率 BT厚度t=2560/F0 2)通过温选根据晶片的拟合曲线来确定 3)通过测量晶体的C0、C1、TS、L、T来确定 4、按规格分为：HC-49S，HC-49U，HC-49S/SMD，表晶(3*8、2*6)，UM系列等 HC-49S HC-49U HC-49S/SMD 表晶 陶瓷SMD 钟振UM系列 5、标称频率：晶体技术条件中所给定的频率，如4.000MHz，12.000MHz，25.000MHz等 6、调整频差：在规定条件下，基准温度时，工作频率相对于标称频率所允许的偏离值(如： ±30ppm、±25ppm)

7、串联谐振频率(FR)：晶体本身固有的频率 8、负载谐振频率(FL)：在规定条件下，晶体与一负载电容相并联或相串联，其组合阻抗呈现 出来的谐振频率。 9、负载电容：在振荡电路中晶体两脚之间所有的等效电容量之和.在通常情况下IC厂家在规格书中都会给出推荐的晶体匹配电容. 说明：负载电容CL是组成振荡电路时的必备条件。在通常的振荡电路中，石英晶体谐振器作为感抗，而振荡电路作为一个容抗被使用。也就是说，当晶体两端均接入谐振回路中，振荡电路的负阻抗-R和电容CL即被测出，这时，这一电容称为负载电容。负载电容和谐振频率之间的关系不是线性的，负载电容小时，频率偏差量大，当负载电容提高时，频率偏差量减小。当振荡电路中的负载电容减少时，谐振频率发生较大的偏差，甚至当电路中发生一个小变化时，频率的稳定性就受到巨大影响。负载电容可以是任意值，但10-30PF会更佳。 10、温度频差(F/T)：在规定条件下，工作温度范围内，相对于基准温度时工作频率允许的偏离 值 11、基准温度：25±2℃，湿度：50%±10% 12、谐振电阻(RR)：在规定条件下，晶振在谐振频率时的等效电阻 13石英晶体谐振器等效电路 石英晶体谐振器的振动实质上是一种机械振动。实际上，石英晶体谐振器可以被一个具有电子转换性能的两端网络测出。这个回路包括L1、C1，同时C0作为一个石英晶体的绝缘体的电容被并入回路，与弹性振动有关的阻抗R1是在谐振频率时石英晶体谐振器的谐振阻抗。(见图1)

MSP430单片机外围晶振设计选型及参考方案

MSP430单片机外围晶振设计选型及参考方案MSP430系列单片机是美国德州仪器（TI）1996年开始推向市场的一种16位超低MSP430单片机。它的功耗小、具有精简指令集（RISC）的混合信号处理器（Mixed Signal Processor）。称之为混合信号处理器，是由于其针对实际应用需求，将多个不同功能的模拟电路、数字电路模块和微处理器集成在一个芯片上，以提供“单片机”解决方案。 该系列单片机多应用于需要电池供电的便携式仪器仪表中。本文主要讲解MSP430系列芯片外围晶振设计选型及注意事项等。 ---MSP430F149 MSP430系列芯片一般外搭两颗晶振：一颗主频晶振，通常在4~16Mhz中选择；另外一颗时钟晶振，即32.768Khz晶振，早期选用直插封装的，现在大部分采用贴片封装的产品，其一便于贴装，其二追求产品的稳定性和品质的可靠性等。

---应用电路 ---MSP430开发板 一、主频晶振的选择 通常MSP430芯片的主频晶振一般选择4Mhz的整数倍，即

4Mhz、8Mhz、16Mhz、32Mhz等。早期电路设计的时候一般选择成本较低的49S封装产品，现阶段越来越倾向于稳定性更好、体积更小、便于贴装的贴片3225封装产品，上海唐辉电子代理的日本KDS大真空公司推出的DSX321G和DSX320G\DSX320GE产品。 1、工业级、消费类产品用DSX321G8Mhz，如下图： 该型号产品封装为3.2mm*2.5mm，体积不到传统直插型49S封装的1/5，精度可达到20PPM，工作温度达到-40—+85°C的工业级，完全能够满足客户的要求。

晶振选型指南(精)

恒温晶振、温补晶振选用指南 晶体振荡器被广泛应用到军、民用通信电台,微波通信设备,程控电话交换机,无线电综合测试仪, BP 机、移动电话发射台,高档频率计数器、 GPS 、卫星通信、遥控移动设备等。它有多种封装,特点是电气性能规范多种多样。它有好几种不同的类型:电压控制晶体振荡器(VCXO 、温度补偿晶体振荡器(TCXO 、恒温晶体振荡器(OCXO ,以及数字补偿晶体振荡器(MCXO 或 DTCXO , 每种类型都有自己的独特性能。如果您需要使您的设备即开即用, 您就必须选用 VCXO 或温补晶振,如果要求稳定度在 0.5ppm 以上,则需选择数字温补晶振 (MCXO 。模拟温补晶振适用于稳定度要求在 5ppm ~0.5ppm 之间的需求。 VCXO 只适合于稳定度要求在 5ppm 以下的产品。在不需要即开即用的环境下,如果需要信号稳定度超过 0.1ppm 的,可选用OCXO 。 频率稳定性的考虑 晶体振荡器的主要特性之一是工作温度内的稳定性, 它是决定振荡器价格的重要因素。稳定性愈高或温度范围愈宽,器件的价格亦愈高。工业级标准规定的 - 40~+75℃这个范围往往只是出于设计者们的习惯, 倘若 -30~+70℃已经够用, 那么就不必去追求更宽的温度范围。设计工程师要慎密决定特定应用的实际需要,然后规定振荡器的稳定度。指标过高意味着花钱愈多。晶体老化是造成频率变化的又一重要因素。根据目标产品的预期寿命不同, 有多种方法可以减弱这种影响。晶体老化会使输出频率按照对数曲线发生变化,也就是说在产品使用的第一年, 这种现象才最为显著。例如, 使用 10年以上的晶体, 其老化速度大约是第一年的 3倍。采用特殊的晶体加工工艺可以改善这种情况,也可以采用调节的办法解决,比如, 可以在控制引脚上施加电压 (即增加电压控制功能等。与稳定度有关的其他因素还包括电源电压、负载变化、相位噪声和抖动,这些指标应该规定出来。对于工业产品,有时还需要提出振动、冲击方面的指标,军用品和宇航设备的要求往往更多,比如压力变化时的容差、受辐射时的容差,等等。输出必须考虑的其它参数是输出类型、相位噪声、抖动、电压特性、负载特性、功耗、封装形式,对于工业产品,有时还要考虑冲击和振动、以及电磁干扰 (EMI 。晶体振荡器可 HCMOS/TTL兼容、 ACMOS

常用晶振型号一览表

1.8432MHz 18.432MHZ 25MHZ 4 MHZ 12 MHZ 16 MHZ 13 MHZ 21.47727 MHZ 33.8688 MHZ 3.6864 MHZ 10.245 MHZ 14.7456 MHZ 7.9296875 MHZ 24.576 MHZ 7.2 MHZ 22.1184 MHZ 21.504 MHZ 1.8432 MHZ 13.25 MHZ 24 MHZ 2 MHZ 9.8304 MHZ 20.945 MHZ 9.216 MHZ 14.31818 MHZ 76.8 MHZ 7.3728 MHZ 11.0592 MHZ 44.545 MHZ 40 MHZ 16.384 MHZ 27 MHZ 26 MHZ 48 MHZ 45 MHZ 90 MHZ 130 MHZ 112.32 MHZ 130 MHZ 45.1 MHZ 110.52 MHZ 21.4 MHZ 106.95 MHZ 128.45 MHZ 21.4 MHZ 38.85 MHZ 70 MHZ 45.1 MHZ 26.050 MHZ 8.192 MHZ 44 MHZ 15.36 MHZ 20 MHZ 125 MHZ 25 MHZ 50 MHZ 27 MHZ 65 MHZ 17.734475 MHZ 100 MHZ 32.768 KHZ 31.5 MHZ 29.5 MHZ 56 MHZ 12.288 MHZ 18.432 MHZ 33.333 MHZ 26.975 MHZ 27.145 MHZ 75 MHZ 153.6 MHZ 150 MHZ 455 KHZ 4.91 MHZ 6 MHZ 16.9344 MHZ 10 MHZ 3.64 MHZ 4.1952 MHZ 30 MHZ 8.38 MHZ 4.09 MHZ 16.8 MHZ 4.25 MHZ 9.83 MHZ 33.8688 MHZ 10.7 MHZ 10.8 MHZ 32 MHZ 5 MHZ 14 MHZ 17.28 MHZ 2.68 MHZ 3 MHZ 12.5 MHZ 3.2 MHZ 465 MHZ 446 MHZ 1960 MHZ 433.92 MHZ 225 MHZ 1842 MHZ.5 MHZ 942.5 MHZ 243.5 MHZ 85.38 MHZ 1489 MHZ 1441 MHZ 897.5 MHZ 280 MHZ 926.5 MHZ 903.5 MHZ 360 MHZ 881.5 MHZ 947.5 MHZ 340 KHZ 400 KHZ 26 MHZ 10.245 MHZ 1880 MHZ 1747.5 MHZ 1960 MHZ 1575.45 MHZ 1847 MHZ 842.5 MHZ 1842.5 MHZ 315 MHZ 310 MHZ 19.68 MHZ 13.56 MHZ

晶振电容的选择

晶振电容的选择 1：如何选择晶振 对于一个高可靠性的系统设计，晶体的选择非常重要，尤其设计带有睡眠唤醒(往往用低电压以求低功耗)的系统。这是因为低供电电压使提供给晶体的激励功率减少，造成晶体起振很慢或根本就不能起振。这一现象在上电复位时并不特别明显，原因是上电时电路有足够的扰动，很容易建立振荡。在睡眠唤醒时，电路的扰动要比上电时小得多，起振变得很不容易。在振荡回路中，晶体既不能过激励(容易振到高次谐波上)也不能欠激励(不容易起振)。晶体的选择至少必须考虑：谐振频点，负载电容，激励功率，温度特性，长期稳定性。一般来说某一种单片机或外围芯片都会给出一个或几个典型适用的晶振，常用的像51单片机用12M晶振，ATmega系列单片机可以用8M，16M，7.3728M等。这里有一个经验可以分享一下，如果所使用的单片机内置有PLL即锁相环，那么所使用的外部晶振都是低频率的，如32.768K的晶振等，因为可以通过PLL倍频而使单片机工作在一个很高的频率下。 2：如何选择电容起振电容 从原理上讲直接将晶振接到单片机上，单片机就可以工作。但这样构成的振荡电路中会产生偕波(也就是不希望存在的其他

频率的波),这个波对电路的影响不大,但会降低电路的时钟振荡器的稳定性.为了电路的稳定性起见，建议在晶振的两引脚处接入两个瓷片电容接地来削减偕波对电路的稳定性的影响,所以晶振必须配有起振电容，但电容的具体大小没有什么普遍意义上的计算公式，不同芯片的要求不同。 （1）：因为每一种晶振都有各自的特性，所以最好按制造厂商所提供的数值选择外部元器件。 （2）：在许可范围内，C1,C2值越低越好。C值偏大虽有利于振荡器的稳定，但将会增加起振时间，比较常用的为15p-30p 之间。

晶振知识

每个单片机系统里都有晶振(晶体震荡器)，在单片机系统里晶振的作用非常大，他结合单片机内部的电路，产生单片机所必须的时钟频率，单片机的一切指令的执行都是建立在这个基础上的，晶振的提供的时钟频率越高，那单片机的运行速度也就越快。 晶体振荡器的被广泛应用到军、民用通信电台，微波通信设备，程控电话交换机，无线电综合测试仪，BP机、移动电话发射台，高档频率计数器、GPS、卫星通信、遥控移动设备等等,90%的电子设备中都有用到晶振，所以ittbank整理晶振的一些基本知识供广大微粉参考，希望对你们有用！ 晶振分类： 1、按制作材料，分为石英晶振和陶瓷晶振。 石英晶体振荡器是利用石英晶体（二氧化硅的结晶体）的压电效应制成的一种谐振器件，它的基本结构大致是从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片（简称为晶片，它可以是正方形、矩形或圆形等），在它的两个对应面上涂敷银层作为电极，在每个电极上各焊一根引线接到管脚上，再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器，简称为石英晶体或晶体、晶振。其产品一般用金属外壳封装，也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。 石英晶体振荡器分非温度补偿式晶体振荡器、温度补偿晶体振荡器（TCXO）、电压控制晶体振荡器（VCXO）、恒温控制式晶体振荡器（OCXO）和数字化/μp补偿式晶体振荡器（DCXO/MCXO）等几种类型。其中，无温度补偿式晶体振荡器是最简单的一种，在日本工业标准（JIS）中，称其为标准封装晶体振荡器（SPXO）。 石英晶体振荡器的应用：1、石英钟走时准、耗电省、经久耐用为其最大优点。不论是老式石英钟或是新式多功能石英钟都是以石英晶体振荡器为核心电路，其频率精度决定了电子钟表的走时精度。2、随着电视技术的发展，近来彩电多采用500kHz或503kHz 的晶体振荡器作为行、场电路的振荡源，经1/3的分频得到15625Hz的行频，其稳定性和可靠性大为提高。面且晶振价格便宜，更换容易。3、在通信系统产品中，石英晶体振荡器的价值得到了更广泛的体现，同时也得到了更快的发展。许多高性能的石英晶振主要应用于通信网络、无线数据传输、高速数字数据传输等。 陶瓷晶振就是指用陶瓷外壳封装的晶振,跟石英晶振比起来精度要差一些,但成本也比较低,主要用在对频率精度要求不高的电子产品中。 2、按外形，分为长方形晶振、圆柱形晶振、椭圆形晶振。 上海唐辉电子有限公司是日本kds正规授权代理商，在国内拥有庞大的稳定用户 3、按封装形式，分为玻璃真空密封型晶振、金属壳封装型晶振、陶瓷封装型晶振、塑料壳封装型晶振。 4、按照封装形式还可以分为贴片和直插。 5、按谐振频率精度，分为高精度型、中精度型和普通型晶振。 6、按应用特性，分为串联谐振型晶振和并联谐振型晶振。 串联谐振型晶振：①串联谐振型晶振的负载电容较小，属于低负载电容型晶振；②串联谐振型晶振只能在低负载电容的条件下，或者说只能在串联型振荡电路中使用；③由于晶振是与负载电容串联形成谐振，所以可通过微调负载电容，把振荡频率精确地调到标准值。

晶振基础知识介绍

晶振基础知识介绍 晶振：即所谓石英晶体谐振器(无源)和石英晶体振荡器（有源）的统称。 无源和有源的区别： 无源晶振为crystal（晶体），而有源晶振则叫做oscillator（振荡器）。无源晶振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；有源晶振是一个完整的谐振振荡器。石英晶体振荡器与石英晶体谐振器都是提供稳定电路频率的一种电子器件。石英晶体振荡器是利用石英晶体的压电效应来起振，而石英晶体谐振器是利用石英晶体和内置IC共同作用来工作的。振荡器直接应用于电路中，谐振器工作时一般需要提供3.3V电压来维持工作。振荡器比谐振器多了一个重要技术参数：谐振电阻（RR），谐振器没有电阻要求。RR的大小直接影响电路的性能，因此这是各商家竞争的一个重要参数。晶振的原理： 压电效应(物理特性)：在水晶片上施以机械应力时,，会产生电荷的偏移，即为压电效应。 逆压电效应：相对在水晶片上印加电场会造成水晶片的变形即产生逆压电效应，利用这种特性产生机械振荡，变换成电气信号。

晶振的作用： 一、为频率合成电路提供基准时钟，产生原始的时钟频率。 二、为电路产生震荡电流,发出时钟信号 晶振的分类： 一、按材质封装 (1).金属封装-SEAMTYPE (2).陶瓷封装-GLASSTYPE 二、贴装方式 (1).直插封装-DIP (2).贴片封装-SMD 三、按产品类型 (1).crystal resonator—晶体谐振器（无源晶体） (2).crystal oscillator—晶体振荡器（有源晶振） ---SPXO 普通有源晶体振荡器 ---VCXO电压控制晶体振荡器

晶振选型须知

晶振选型须知 1、晶振的种类 今天无数电子线路和应用需要精确定时或时钟基准信号。晶体时钟振荡器极为适合这方面的许多应用。 时钟振荡器有多种封装，电气性能规范多种多样。大的方面有贴片式和直插式两种，每种都具有不同的封装尺寸并对应不同的封装代号。贴片晶振由于采用了表面贴装的安装方式，尺寸都做的比较小，例如蓝牙耳机或智能手机中经常用到的是尺寸较小的产品：4025（4.0*2.5mm）、3225（3.2*2.5mm）、2520（2.5*2.0mm）封装等。常规用途的封装尺寸如5035、6035等。较大尺寸的有7050、8045等。从功能和用途方面，它有好几种不同的类型，主要有：电压控制晶体振荡器（VCXO）、恒温箱晶体振荡器（OCXO），以及数字补偿晶体振荡器（DCXO）、温度补偿晶体振荡器（TCXO）。每种类型都有自己的独特性能。 2、选型过程中对频率稳定性的考虑 晶体振荡器的主要特性之一是工作温度内的稳定性，它是决定振荡器价格的重要因素。稳定性愈高或温度范围愈宽，器件的价格亦愈高。 2.1、设计工程师要慎密决定对特定应用的实际需要，然后规定振荡器的稳定度。指标过高意味着花钱愈多。 2.2、对于频率稳定度要求20ppm 或以上的应用，可使用普通无补偿的晶体振荡器。对于成于1 至20ppm 的稳定度，应该考虑TCXO 。对于低于1ppm 的稳定度，应该考虑OCXO 或DCXO 。 2.3、输出

必需考虑的其它参数是输出类型、相位噪声、抖动、电压稳定度、负载稳定性、功耗、封装形式、冲击和振动、以及电磁干扰（EMI）。晶振器可HCMOS/TTL 兼容、ACMOS 兼容、PECL 和正弦波输出。每种输出类型都有它的独特波形特性和用途。应该关注三态或互补输出的要求。对称性、上升和下降时间以及逻辑电平对某些应用来说也要作出规定。许多DSP和通信芯片组往往需要严格的对称性（45% 至55%）和快速的上升和下降时间（小于5ns ） 2.4、相位噪声和抖动 在频域测量获得的相位噪声是短期稳定度的真实量度。它可测量到中央频率的1Hz 之内和通常测量到1MHz 。振荡器的相位噪声在远离中心频率的频率下有所改善。 TCXO 和OCXO 振荡器以及其它利用基波或谐波方式的晶体振荡器具有最好的相位噪声性能。采用锁相环合成器产生输出频率的振荡器比采用非锁相环技术的振荡器一般呈现较差的相位噪声性能。 2.5、抖动与相位噪声相关，但是它在时域下测量。以微秒表示的抖动可用有效值或峰值测出。许多应用，例如通信网络、无线数据传输、ATM 和SONET 要求必需满足严格的拌动指标。需要密切注意在这些系统中应用的振荡器的抖动和相位噪声特性。 2.6、电源和负载的影响 振荡器的频率稳定性亦受到振荡器电源电压变动以及振荡器负载变动的影响。正确选择振荡器可将这些影响减到最少。设计者应在建议的电源电压容差和负载下检验振荡器的性能。不能期望只能额定驱动15pF 的振荡器在驱动50pF 时会有好的表现。在超过建议的电源电压下工作的振荡器亦会呈现坏的波形和稳定性。 2.7、对于需要电池供电的器件，一定要考虑功耗。引入 3.3V 的产品必然要开发在3.3V 下工作的振荡器。----较低的电压允许产品在低功率下运行。现今大部分市售的表面贴装振荡器在3.3V 下工作。许多采用传统5V 器件的穿孔式振荡器正在重新设计，以便在3.3V 下工作。 2.8、封装尺寸 与其它电子元件相似，时钟振荡器亦采用愈来愈小型的封装。例如，M-tron 公司的M3L/M5L 系列表面贴装振荡器现在采用 3.2×5.0×1.0mm 的封装。通常，较小型的器件比较大型的表面贴装或穿孔封装器件更昂贵。小型封装往往要在性能、输出选择和频率选择之间作出折衷。 2.9、工作环境 振荡器实际应用的环境需要慎重考虑。例如，高的振动或冲击水平会给振荡器带来问题。

晶振知识锦集(含全球知名晶振厂商简介)

晶振知识锦集（含全球知名晶振厂商简介） 晶振概念 石英晶体振荡器，石英谐振器简称为晶振，它是利用具有压电效应的石英晶体片制成的。 这种石英晶体薄片受到外加交变电场的作用时会产生机械振动，当交变电场的频率与石英晶体的固有频率相同时，振动便变得很强烈，这就是晶体谐振特性的反应。 利用这种特性，就可以用石英谐振器取代LC(线圈和电容)谐振回路、滤波器等。由于石英谐振器具有体积小、重量轻、可靠性高、频率稳定度高等优点，被应用于家用电器和通信设备中。 晶振分类 1、按制作材料，分为石英晶振和陶瓷晶振。 石英晶体振荡器定义 是利用石英晶体（二氧化硅的结晶体）的压电效应制成的一种谐振器件，它的基本结构大致是从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片（简称为晶片，它可以是正方形、矩形或圆形等），在它的两个对应面上涂敷银层作为电极，在每个电极上各焊一根引线接到管脚上，再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器，简称为石英晶体或晶体、晶振。其产品一般用金属外壳封装，也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。

石英晶体振荡器分类 （1）非温度补偿式晶体振荡器。（2）温度补偿晶体振荡器（TCXO）。（3）电压控制晶体振荡器（VCXO）。（4）恒温控制式晶体振荡器（OCXO）。（5）数字化/μp补偿式晶体振荡器（DCXO/MCXO）。（6）...... 其中，无温度补偿式晶体振荡器是最简单的一种，在日本工业标准（JIS）中，称其为标准封装晶体振荡器（SPXO）。石英晶体振荡器的应用 （1）石英钟走时准、耗电省、经久耐用为其最大优点。不论是老式石英钟或是新式多功能石英钟都是以石英晶体振 荡器为核心电路，其频率精度决定了电子钟表的走时精度。（2）随着电视技术的发展，近来彩电多采用500kHz或503kHz的晶体振荡器作为行、场电路的振荡源，经1/3的分频得到15625Hz的行频，其稳定性和可靠性大为提高。面且晶振价格便宜，更换容易。 （3）在通信系统产品中，石英晶体振荡器的价值得到了更广泛的体现，同时也得到了更快的发展。许多高性能的石英晶振主要应用于通信网络、无线数据传输、高速数字数据传输等。 陶瓷晶振定义 就是指用陶瓷外壳封装的晶振,跟石英晶振比起来精度要差一些,但成本也比较低,主要用在对频率精度要求不高的电子