原创 原子钟和晶振的区别

很多应用场景要求精确的时间测量和频率控制。原子钟和晶振是两种常见的计时设备。今天凯擎小妹聊一下它们的原理，及晶振的优势。

1. 原子钟

原子钟基于原子能级跃迁的原理工作。最常见的类型是铯原子钟，它利用铯-133原子的超精细能级跃迁来产生极其稳定的频率。原子钟的精度远高于晶振，通常达到10^-13秒/天，适用于需要极高时间精度的科学研究和导航系统。由于复杂的结构和高昂的制造成本，原子钟主要用于高端应用，如卫星导航、科学研究和国家时间标准。

2. 晶振

晶振利用石英晶体的压电效应。当施加电压时，石英晶体会发生机械振动。这种振动频率非常稳定，广泛用于电子设备中的时钟信号生成、频率稳定和时间基准。常见的晶振精度为0.5ppm, 1ppm, 5ppm, 10ppm, 20ppm, 30ppm等等。其中OCXO精度最高，最少可达到3ppb = 0.003ppm。

晶振的精度虽然不如原子钟，但可以满足大多数消费电子产品、通信设备和计算机系统的应用。

3. 晶振的优势

虽然原子钟的精度远高于晶振，在正常工作温度范围内，晶振的频率稳定性非常好。通过温度补偿TCXO或微机电系统MEMS技术，晶振的性能可以进一步提升，满足更高要求的应用。晶振的生产成本远低于原子钟。晶振通常体积非常小，适合集成到各种电子设备中，尤其是在空间受限的应用场景，如智能手机、平板电脑和可穿戴设备。另外，晶振能够在各种环境条件下保持良好的性能，包括高温、低温、振动和电磁干扰等。