标签: 石英晶振

随着电子设备不断向小型化发展，晶振也朝着小型化低功耗的趋势发展。今天凯擎小妹聊一下小型化对晶振的起振时间、相位噪声和抖动的具体影响。 1. 起振时间 起振时间是晶振开始工作并达到稳定振荡状态所需的时间，主要由晶体的谐振电阻和负性阻抗决定。 晶体的 谐振电阻 越小，起振越快。高品质的石英材料和精密切割技术可以减少晶体内部缺陷，提高品质因数Q值，从而减少起振时间。 负性阻抗 的大小由振荡IC和负载电容CL决定。在设计中合理选择负载电容和优化振荡IC，有助于在小型化条件下实现快速起振 2. 相位噪声 相位噪声是振荡信号频域内的不稳定，直接影响信号的纯净度和质量。 高Q值晶体 能够更好地滤除噪声信号，降低相位噪声。高Q值的小型化晶振可以实现低相位噪声的需求。 合理选择负载电容 并优化电路设计，平衡近端和远端相位噪声，是提高整体性能的关键。 驱动电路设计 可以减少电源噪声和电磁干扰对相位噪声的影响。采用低噪声放大器和稳压电源，可以进一步降低相位噪声。 3. 抖动 抖动是信号在时域内的不稳定，主要有电源质量和环境干扰引起的。 低噪声的电源 设计和滤波电路可以减少电源噪声对抖动的影响。稳定干净的电源是降低抖动的基础。 电磁干扰和射频干扰 是引起抖动的重要因素。小型化晶振需要在设计中考虑屏蔽和隔离技术，以减少外部干扰的影响。 如何选择合适的晶振 如果电子设备需要较大的负载和较强的驱动能力，尽量选择体积较大的晶体。在既要小体积又要驱动能力较强的情况下，可以选用驱动能力较高的振荡IC。同时，koan凯擎小妹建议您选择高品质因数的晶体，能够在低功耗条件下提供优异的相位噪声性能。

Frequency Range 如果是在产品目录中看到这个参数表示该系列晶振产品的频率范围，如49S系列晶振上频率范围为3.5MHz~100MHz,代表49S晶振最小的频率是3.579545MHz,而最高能生产的频率则为100MHz，中间还有很多很多的频率可以做；如果我们是在产品的实际规格书上看到的，则代表是晶体谐振器的中心频率。 Overtone Order(振荡模式) 高频率(MHz范围)AT-切割晶体在厚度-剪切振动中振动，可在基频或奇数泛音模式下振荡。石英晶体的振荡模式将决定其振荡频率。泛音振动有3次泛音，5次泛音，7次泛音，9次泛音等。石英晶振的基频谐振频率有限，如果需要频率更高的石英晶振，必须使用特殊结构的石英晶片，使其在基频基础上出现三次或五次以上谐波，并在石英晶体振荡电路内增加一个选频电路，并使其谐振以晶体的三次或五次谐波而得到高频振荡信号。 Frequency Tolerance at 25℃(频率公差) 公差是在指定温度（通常为25℃）下与标称频率的最大允许偏差。通常以百万分之几（ppm）或额定频率的百分比表示。总频率公差是指由于温度、时间和所有其他环境条件的变化而导致的额定频率的最大允许偏差。 Frequency Stability @ operating temperature range(频率稳定度) 频率稳定度是指在指定温度范围内标称频率的最大允许偏差，单位为百万分之一（ppm）或标称频率的百分比。该参数取决于以下因素：石英切割类型、石英切割角度、振荡模式、晶片切割尺寸、工作温度范围、负载电容、驱动功率等。 Load Capacitance(负载电容) 负载电容以pF为单位。当振荡器电路为晶体提供一定量的负载电容时，晶体会在”并联负载谐振”条件下工作，因此必须指定负载电容的值。负载电容的典型值为18pF、20pF、22pF、30pF 和 32pF。 Operating temperature range(工作温度范围) 工作温度范围是指输出频率稳定性和其他电气、环境特性符合规格的温度范围。 Storage temperature range(存储温度范围) 存储温度范围适用于器件在非振荡状态下可存储或暴露的最低和最高温度。设备在最低或最高温度下暴露或存放一段时间后，在指定的工作温度范围内，所有的工作指标都将得到保证。 Equivalent series resistance(等效串联电阻) ESR 是石英晶体谐振器的电阻元件，以欧姆为单位。一般来说，晶体的电阻值越小，其活性就越高，激活所需的驱动力就越小。但是，如果电阻值低于这些标准规格，则会导致单位成本的增加，因为要达到这些 ESR 值需要额外的工序。 Drive Level(驱动功率) 驱动功率以μW或mW表示，是晶体谐振器设计运行时的消耗的功率水平。最大功率是指晶体谐振器在保证所有电气参数的情况下仍能保持运行的最大消耗功率。 驱动功率过高或过低都会导致晶振有不良的效果，如果过低会导致晶振启动而不能振荡起来；如果驱动功率过高即会导致晶振产品的频率发生改变、晶振寿命缩短、乃至晶振损坏等不良效果。所以一般情况下，保持驱动功率在最低的标准和足够晶振的频率输出即可，当然在应用时，则需要注意与使用IC驱动能力相匹配。 Shunt Capacitance(静态电容(C0) 晶体的并联电容部分取决于晶片的厚度。这是在不振动时测量的电容。并联电容的范围为 1 至 7 pF。出于与振荡器电路的兼容性考虑，通常不会超过 7 pF。 Aging/老化率 石英晶体的老化是对较长时间内频率稳定性的测量，通常以每天或每年的百万分之一（ppm）来表示。它适用于导致晶体单元老化并导致晶体单元工作频率发生永久性变化的累积过程。这种的频率变化的因素有很多，如封装方式、制造过程、晶片类型、工作温度、频率等这些因素都有可能用影响到。

石英晶体是一种压电材料，具有压电效应。。KOAN晶振是石英晶振，无源和有源多种型号均可满足您的需求。我们的专业销售团队可以根据不同的应用领域，为您精准化匹配晶振参数。 晶体在受到机械应力时，会在晶体内部产生电荷分离，从而形成电压差。 硅晶振不具备类似于石英的压电效应，而是利用硅材料的机械特性和微机电系统(MEMS)技术。 当施加电场时，微结构会受到电场力的作用而振动，产生稳定的频率输出。 参数对比： KOAN凯擎小妹建议您如果需要更高的精确度和稳定性，石英晶振可能是更好的选择。而如果对尺寸、功耗和成本有更高的要求，硅晶振可能更适合。 - 石英的优势： 稳定性、 相位噪声和抖动、 起振时间 - 硅的优势： 抗震性、 功耗和尺寸、 成本 稳定性: 石英晶振 石英晶振具有更高的频率准确度和稳定性。虽然技术不断进步，但通常情况下硅晶振的稳定性和精确度可能不如石英振荡器。 相位噪声和抖动: 石英晶振 凯擎小妹选取了同样频率的石英振荡器和MEMS振荡器进行对比。KOAN石英振荡器的相位噪声优于MEMS振荡器。 起振时间: 石英晶振 凯擎小妹选取了同样频率的石英振荡器和MEMS振荡器进行起振时间的对比。KOAN石英振荡器的起振时间快优于MEMS振荡器。 抗震性: 硅晶振 在冲击测试中，石英振荡器对冲击非常敏感，顺t态频率峰值超过10ppm，而MEMS振荡器的瞬态频率偏差则小于1ppm。试验结果表明，MEMS振荡器的抗震性优于石英振荡器。 功耗和尺寸: 硅晶振 相对于石英晶振来说，硅晶振往往更小巧、更轻便，并且通常功耗更低，因为它们是基于微型技术制造的。石英晶振的尺寸较大，功耗也可能相对较高。 成本: 硅晶振 硅晶振生产成本较低，硅晶振通常比石英晶振更便宜。石英晶体的制造和加工较为复杂，通常价格较硅晶振略高。

市面上的晶振，有些是以次充好，让采购者在选择时很难分辨晶振好坏。今天教大家如何区别优质晶振与劣质的频率元件。 劣质的晶振通常会出现容易精度低，温度不过关，容易不起振，故障等问题。那么优质的晶振需要具备哪些条件？ 1、频差要稳定。不随温度等环境因素而变化。这个要求是首位的、必然的。即便是温补晶振，在常温范围内也有大约0。5ppm到2ppm的误差，做成钟表就相当于每年误差30秒左右。现在有些高精度的电子手表，年差在10秒之内，相当于0。3ppm，这是很不容易的高技术。 2、老化率要稳定。不随时间而变化。这实际上就是标准的老化问题。频率尽管很准确也不随温度变化，但时间一长就变化了那也不行。因此老化率是另外一个重要指标。短期的老化率比较一天的变化，成为日老化率。中期的看月老化率，长期的看年老化率甚至看更长期的。 3、频率要稳定。不稳定的晶振表现在不同时间的频率是不一样的。最常用的衡量间隔是1秒，称为秒稳，也就是连续以1秒为间隔测量相邻两次采样频率的变动，然后进行方均根的运算，得到所谓阿伦方差。 4、准确度高。时间标准的准确度就是说频率实际值与真值的偏离程度。很多标准是可以微调的，但要注意的是，准确度必须以稳定度为基础，没有稳定的标准，调节的再好也是暂时的，因此，不要片面的追求准确度而忽略了更重要的稳定度。 5、其它，比如晶振输出信号幅度波形好、体积小、功耗低、寿命长、工作环境宽等。这些对于频率标准来讲并不很重要，最重要的就是上面的三点或四点。

石英晶振，在板子上看上去一个不起眼的小器件，但是在数字电路里，就像是整个电路的心脏。 由于石英晶振在数字电路中的重要性，在使用和设计的时候我们需要小心处理，以下几点设计注意事项希望可以帮助到大家。 1. 晶振内部存在石英晶体，所以在受到外部撞击或者跌落的时候容易造成石英晶体断裂破损造成晶振失效。在设计的时候就要考虑晶振的可靠安装以及位置尽量不要靠近板边，设备外壳等等 2. 设计的时候尽量缩短晶振部分的走线，石英晶振走线和其他信号线之间保留尽量远的距离，并且推荐将晶振的外壳接地，这些措施都能更好的避免干扰。 3. 谨慎选择C1、C2的容值。尽量按照晶振厂家提供的推荐值设计。在满足起震要求的前提下，C1、C2的取值可以尽量小，能缩短石英晶振起震时间。 4. 在手工焊接或者机器焊接的时候要注意焊接温度，晶振对温度比较敏感，焊接时温度不能过高，并且加热时间尽量短。 5. 注意石英晶振是否被过驱动，过驱动会影响晶振使用寿命。如果用示波器测试发现晶振的输出被削波，波峰波谷被削平，那么就要考虑晶振是否被过驱动。可以适当调整R1限流电阻的阻值。直到输出完整的正弦波。 数字电路的所有工作都离不开时钟，晶振的好坏，晶振电路设计的好坏，会影响到整个系统的稳定性。所以更多的了解石英晶振，选择好系统使用的晶振，对数字电路来说是决定成败的第一步。