原创 晶振的频率精度、稳定度及长期稳定度

晶振（xtal）属于精密频率元件，可提供稳定、精确的频率信号。但由于切片工艺、补偿方式和电路结构不同，晶振的频率特性也个不相同，选型时必须考虑三个重要参数：频率精度、频率稳定度和长期稳定度。

1. 频率精度

频率精度(Frequency Tolerance)即调整频差，是晶振在常温环境下(+25℃)的输出频率fx和中心标称频率f0之间的偏差。

该参数受晶片材料和环境影响较大，一般大小在几个ppb至±100ppm范围内。常见晶振的频率精度如下：
xtal晶体谐振器：50ppm
热敏晶振（thermistor xtal）：±10ppm
VCXO压控晶振：±20ppm
TCXO温补晶振：±0.2ppm左右
OCXO恒温晶振：几个ppb

例如，泰晶科技的T2520热敏晶振（xtal）的25°C频率精度和-30°C ~ +85°C工作温度范围的频率稳定度均达±10ppm，这已经达到了晶振振荡器（XO）的精度，还可根据用户需求定制更高精度的产品。

实际应用中，晶振精度有可能受电压变动有±1ppm的影响，焊接温度变化有±5ppm的影响，机械振动与冲击有±3PPM的影响，杂散电容有10~20ppm及以上的影响，工作环境温度有5~20ppm的影响。因此，选型时需要留10ppm裕量，如需要±30ppm频率精度时，一般选择频率精度为±20PPM的晶振。

2. 频率稳定度


在所有晶振中，OCXO恒温晶振的频率稳定度最高，可达到ppb级别（10-9），TCXO温补晶振的稳定度在1ppm以下，普通晶振的稳定度在100ppm以内。而原子钟的稳定度更高，一般在10-11以上。

对于智能手机、GPS模块、WIBRO、DMB、转发器等通信应用，一般要求±1ppm以下的稳定性，这就要采用TCXO类温补晶振。如惠伦晶体的TC2016温补晶振采用热敏电阻进行温度补偿，稳定度可达±0.5 ppm Max.。

3. 长期稳定度

长期稳定度(Frequency Aging)指的是年老化率，一般为±3ppm/年(第一年，常温25℃条件下)，后续趋于稳定。


例如，惠伦晶体的TC2016温补晶振（TCXO）首年老化率不超过±1.0 ppm。泰晶科技的T2520热敏晶振（xtal）首年老化率不超过±1.0 ppm。

晶振经过长时间缓慢老化，会导致输出频率缓慢漂移。由于大部分晶振厂家的datasheet只提供了25℃下老化一年的数据，对于涉及到工业类应用，用户可向供应商索取更高温度下老化10年的数据，因为晶振参数是可以定制的。