标签: 晶振种类

晶振分为无源和有源，而有源晶振又分为普通时钟振荡器，压控晶振，温补晶振，恒温晶振。在选择合适的型号前，需要了解一下不同类型的晶振有什么特点。 类型 无源晶振 无源晶振(KX系列）内部没有独立起振电路，需要外部电路配合，并且精准匹配外部电容才可以输出信号；谐振器不需要直接连接供电电源，可以适应多种电压，所以一般只有输入端，输出端。 时钟振荡器 有源晶振比无源晶振输出信号质量好，稳定度高，不受外部电路影响，内部有独立的起振芯片。普通时钟晶振没有温度补偿功能，也没有电压控制功能。有多种波形可供选择：正弦波，方波。 压控振荡器 压控振荡器(VCXO; KV系列)指的是输出频率和输入控制电压有关系的振荡电路。压控范围通过调节控制电压改变输出频率，一般为±50~200ppm。压控晶振常常被用作调频器，可以产生调频信号，广泛应用在自动频率控制环路和锁相环环路中。 温补晶振 温补晶振 (TCXO; KT系列)利用压电晶体的物理特性，通过温度补偿电路减少环境温度对振荡频率的影响，从而提高频率稳定性。 恒温晶振 恒温晶振(OCXO; KO系列) 对温度稳定性的解决方案采用了恒温槽技术，将晶体置于恒温槽内，通过设置恒温工作点，使槽体保持恒温状态，在一定范围内不受外界温度影响，达到稳定输出频率的效果。OCXO的石英晶片主要采用SC切割(也叫应力补偿切割)。 ​ 频率误差和稳定性 调整频差 25℃基准温度下，工作频率相对于标称频率所允许的偏差。常见的值为0.5ppm, 1ppm, 5ppm, 10ppm, 20ppm, 30ppm等等。其中OCXO精度最高，最少可达到3ppb = 0.003ppm。 石英晶体谐振器的规格书中，我们常看到调整频差用±30ppm max来表示。而实际的产品误差值会更小。KOAN实际测试数据显示，行业标准为±30ppm，KOAN的谐振器可以实现±5ppm。 温度频差 在不同的温度范围，工作频率相对于基准温度时工作频率的允许偏离，单位也是ppm。选择合适的温度范围和温度频差可以保证晶体的输出频率以及各种性能都符合指标的工作温度范围。 长期频率稳定 频率随着时间的定向漂移，也称为老化aging。老化在学术界被认为是‘质量迁移’和‘应力驰豫’这两个原因产生的。 晶振厂家根据不同产品属性来设置不同的老化温度和时间。 对晶片进行加速老化，使得晶片趋近于稳定精度来提高产品 的稳定性。 短期频率温度 晶振的短期频率稳定度由噪声Noise引起导致的频率不稳定。从频域来看，对应的参数是相位噪声Phase Noise；从时域来看，对应的参数是抖动Jitter。时间和频域之间的关系互为倒数Time=1/Frequency。

石英晶振按属性可划分为石英晶体振荡器(有源晶振)和石英晶体谐振器(无源晶振)。   有源晶振 = 无源晶体+逻辑电路。有源晶振自身是一个完整的振荡器，有4只引脚分别为 VCC(接电压)、GND(接地)、OUT(时钟信号输出)、NC(悬空)。有源晶振精密度和稳定性高于无源晶振，振荡器内部本身除了有加工过的压电石英晶片外，还要有源振荡器IC，以及电阻两颗，电容两颗，有些会有一颗三级稳压管等原件。   无源晶振结构相对简单，主要由按照一定形状切割后的石英晶片和两个电极板组成，其自身无法振荡，需要电容电阻等元器件起振。无源晶振通常只有两个脚是功能脚，其余引脚并无功能性。无源晶振具有信号电平可变、低成本、低功耗等优势，应用场景十分丰富。   有源晶振VS无源晶振   无源晶振按封装形式进一步分为SMD无源贴片晶振和 DIP无源直插晶振   贴片晶振主要采用先进的晶片的抛光工艺技术,使晶片表面更光洁,平行度及平面度更好，大大地降低谐振电阻,精度得到了很大的提升;同时，SMD 晶振体积小巧，适用于对尺寸要求较高的应用场景，比如智能手机、无线蓝牙、平板电脑等电子数码产品。   DIP 晶体谐振器最常见的频率为 32.768KHz，产品普遍存在的尺寸有 3x8mm、2x6mm，体积略大于贴片晶振。此类产品通常应用于钟表、平板电脑、微型计算机、计算器、家电自动控制和工业自动控制等领域，上述终端产品给微型元器件提供的安装空间相对充裕。   DIP 晶体谐振器最常见的频率为 32.768KHz，产品普遍存在的尺寸有 3x8mm、2x6mm，体积略大于贴片晶振。此类产品通常应用于钟表、平板电脑、微型计算机、计算器、家电自动控制和工业自动控制等领域，上述终端产品给微型元器件提供的安装空间相对充裕。   有源晶振根据国际电工委员会(IEC)标准可分为 4 类：普通晶体振荡器、电压控制式晶体振荡器(VCXO)、温度补偿式晶体振荡(TCXO)和恒温控制式晶体振荡(OCXO)。   普通晶体振荡器(SPXO)：是最基本的有源类型，其稳定性完全由石英晶体固有特性决定。其性能与其它无源谐振器相比有了提升：即使是尺寸为 2.5mmx2.0mm 的晶振，在环境温度为-45℃至 105℃区间，也可实现±50ppm 的稳定性。   电压控制晶振(VCXO)：压控晶振中常使用 AT 切石英谐振器，通过在振荡回路中引入一个可调元件，来实现振荡频率随压控电压调节的功能。可调元件通常为变容二极管，通过外加电压使变容管的电容值发生改变，进而使谐振回路的谐振频率随之变化，达到压控的目的。   温度补偿晶振(TCXO)：如果固有频率与石英晶体的温度稳定性不能满足应用要求，可以采用温度补偿晶振。通过改变振荡回路中的负载电容，使其随温度变化来抵消因温度环境而产生的频率漂移。TCXO 的精度误差可控制在±0.5ppm 至±2ppm。   恒温控制晶振(OCXO)：具有烤腔的振荡器将晶体加热到高温，这样以来即使环境温度发生改变，晶体的温度也保持稳定。OCXO 的频率偏差可低至 0.025ppm。而这种稳定性的提升是以增加功耗为代价的，典型的 OCXO 可能需要 0.5 到 5W 的功率来维持内部温度。