标签: 高频晶振

高频晶振适合需要快速处理和高精度的场合，而低频晶振则通常用于低功耗和抗干扰能力较强的设备。今天凯擎小妹带您了解一下高频和低频晶振的优势，以及选择频率需要考虑的因素。如果您对晶振参数的选型存在疑问，欢迎垂询。 高频晶振的优势 1. 处理速度快： 高频晶振产生快速的时钟信号，提升设备的处理能力。因此适合需要快速计算和瞬时响应的应用。高速通信协议如以太网、Wi-Fi等，要求高频时钟以支持快速的数据传输。图像处理和视频编解码需要高性能处理器驱动以实现实时处理。 2. 高精度：高频晶振提供更高的时钟精度，减少时钟抖动和误差。精确的时间同步需求如GPS定位。音频和视频同步需要高精度的时钟源确保录制和播放的同步。 3. 设计灵活： 高频晶振可以通过分频器实现多种频率需求，提供设计上的灵活性。这使开发者能在单一设计中支持多个频率要求的组件。 低频晶振的优势 1. 功耗低：低频晶振能耗较低，适合电池驱动的设备，特别是需要长期待机模式的应用。便携式电子设备如手表和手持式健康监测仪。传感器网络和物联网设备通常需要低功耗设计以延长电池寿命。 2. 抗干扰能力强：低频信号通常不易受到电磁干扰，提升设备的稳定性和可靠性。在工厂环境中的工业设备，可以更好地防止复杂环境中的电磁噪声。远程监控和安全系统，使用低频晶振改善可靠性。 3.设计简单：低频无源晶振通常涉及较简单的电路布局和PCB设计，降低了阻抗匹配和电磁兼容性难度。 选择晶振频率的原则 1. 应用场合： 在多媒体处理、实时数据分析、以及通信设备的应用中，高频时钟信号可以提高处理器的性能和响应速度。低频晶振可以满足简单的时间管理应用。 2. 评估功耗与热管理： 选择低频晶振可以减少能耗，延长设备的电池寿命，适用于便携式设备和长期待机系统。高频晶振可能增加热输出，需在设计中考虑有效的散热措施。 3. 电磁兼容性：低频晶振在高电磁干扰的环境下具有较强的抗干扰能力，适合工业设备和复杂电磁环境中的应用。而在需要高速数据传输的场合，使用高频晶振时需通过精心设计PCB和采取屏蔽措施以减少EMI影响。 4. 电路设计复杂度与扩展性：高频设计要求有更复杂的PCB布局，精准的阻抗匹配与多层板考虑是关键。低频设计较为简单，适合预算有限的小型设备。通过分频器和锁相环，可以支持多频率的需求设计。 5. 成本与市场供货： 高频设计可能增加设计复杂性及制造成本，而低频设计则在成本控制上更有优势。另外， 32.768kHz 、 8MHz 和16MHz等晶振频率为常见频率，能够降低采购风险及成本。

石英晶体在电路中用作时间或者频率基准源。石英晶体的压电谐振现象可以用等效电路来模拟。晶振分无源和有源两类。 晶体的振动频率和晶片的厚度，面积，切割方式有关。由于工艺的限制和晶片破裂的风险，晶片不能无限的薄。为了提高晶振的频率，除了使用小尺寸的晶片，也可以使用 泛音晶体 。 晶振常用标称频率在1~200MHz之间，比如 32768Hz 、 8MHz 、12MHz、24MHz、125MHz等。如果需要更高更稳定的输出频率，可以使用 锁相环PLL(Phase Locked Loop) 将低频晶振进行倍频到1GHz以上的标称频率。 应用领域： No. 应用 晶振推荐 1 仪器仪表 高稳定性/低功耗/小型化 2 铁路交通 低相噪/防电磁干扰/低阻抗 3 电力系统 无源晶振 / 有源晶振 / 温补晶振 4 自动控制 小型化/高负载/贴片有源 5 嵌入系统 高稳定性 / 差分输出 / 低功耗 6 通信系统 超高频/防电磁干扰 7 医疗系统 低抖动 / 扩频 / 低功耗 8 航空军事 扩频/超高频/低抖动 除了基本的谐振器和振荡器，KOAN晶振有低功耗，小尺寸，差分输出，超高频，低相噪低抖动，防电磁干扰等晶振可供选择： 低功耗：kHz晶体振荡器电流最大100μA；32.768kHz温补振荡器最低电流1.5μA。 小型化：贴片晶体KX16(1.6x1.2mm)；温补晶振KT16CS (1.6x1.2mm)。 差分输出：差分晶振系列代号为KD，即KOAN-Differential：LVPECL输出后缀为P; LVDS输出后缀为D; HCSL输出后缀为C。 超高频：CMOS输出的频率范围为10~245MHz;SINE输出的频率范围为10~800MHz;LVDS输出的频率范围为10~1.45GHz或15~2.1GHz;HCSL输出的频率范围为15~700MHz。 低相噪：低相噪系列代号为KJ，即KOAN-JITTER。 防电磁干扰：系列代号为KM，即KOAN-EMI。扩展方式可选中心扩展或向下。

"一个晶振只有一个固定的频率,可以通过分频或者倍频扩展出不同的频率 ' 1. 分频 Divider: N分频就是把频率变为1/N。周期变为N倍。 石英晶体加电后产生压电反应，在固定频率振动，产生出电压按照固定周期变化的脉冲信号。高频率信号通向分频器frequency divider，转换为低频信号。 2. 倍频 Multiplier: N倍频就是把频率变为N倍。周期变为1/N倍。 在现代通信中，人们需要更高更稳定的输出频率。尽管LC振荡器可以工作到较高的频率，但是稳定度不高，而晶体振荡器有较高的稳定度和准确度，只是基频较低。 在现代无线通信中，频率合成技术(例如锁相技术PLL)可以从低频的晶体振荡器中获得高稳定的高频信号。 3. 锁相环PLL电路 锁相环电路是闭环的反馈控制系统。PLL由以下几部分组成： Phase Comparator鉴相器/相位比较器：对输入的基准信号和反馈回路的信号进行频率比较。 Loop Filter回路滤波器：由分频器实现，将VCO的输出降低到和基准信号相同的级别频率 VCO压控振荡器：根据输入电压，输出对应频率的周期信号 Feedback Loop反馈回路 4. 通过PLL,如何把KOAN晶振4MHz的基准频率倍频到40MHz？ 假设VCO先产生一个大概35MHz的频率，经过10倍分频后得到3.5MHz。VCO的输出通过反馈回路输入到相位比较器。比较得知3.5MHz小于4MHz，相位比较器输出一个电压（误差电压）。在经过滤波后，得到VCO的控制电压。 3.8MHz)。再不断通过负反馈处理，最终得到稳定的精度的时钟频率。 5. 如果同时需要50M和100M，系统时钟选择50M还是100M? 采用100MHz晶振。 因为分频的时钟比倍频的时钟质量好，稳定性高。分频的电路比较简单。相比之下，倍频电路比较复杂，需要相位比较器，回路滤波器，压控振荡器，分频器等。

现代电子通信已经应用于人们的日常生活中，例如移动无线网络，射频识别技术(RFID)，蜂窝技术，软件无线电技术等应用。 本文将分为4部分：模拟和数字通信介绍，无线通信系统原理，振荡器的作用，晶振推荐。 01 模拟和数字通信 模拟通信: 操作简单，发射端和接收端转换器之间的模拟信号可直接进行传输，传输宽带要求比较低，但是对噪声敏感，丢失的信息很难恢复。 数字通信：模拟信号经过采样和编码，可以使用数字形式进行传输。通过编码和二进制计算机语言来表示传输的信息，通信信道和噪声干扰对数字信号影响小，有纠错和再生能力。 02 无线通信系统原理 无线模拟通信系统通过发射机，信道，接收机组成： 图片来源：byjus.com 发射机(Transmitter): 发射机的主要作用是产生载波，将语音或者图像(Audio Signal)等信号进行放大(Amplifier)。经过调制，滤波，放大等步骤后由发射天线发送。 信道(Medium): 一般是无线传输，例如地表大气层。或者是物理传播媒介，传输线，光纤。 接收机(Receiver): 接收和发送的过程相反。接收端通过接天线将电磁波转换为已调波电压或者电流信号，再将其放大，通过调制将信号恢复成原始的发送信号。 03 振荡器在通信中的作用 振荡器是通信系统中一个极其重要的元件，能够产生高纯度无谐波失真的正弦波，作为载波。如果晶振失效，会造成通信中断。 传统的LC振荡器的Q值不超过300，稳定度在±100ppm以上，不能满足现代无线通信的需求。在高精度频率的需求下，石英晶体振荡器(KOAN晶振)具有较高的Q值且频率稳定度高。 晶振的种类：晶体谐振器，时钟振荡器，压控振荡器，温补晶振，恒温晶振，石英晶体滤波器。 04 晶振推荐 针对高速，高容量，低相噪信道传输设备的需求，我们推荐以下产品： 高频晶振 : CMOS 输出的频率范围为 10~245MHz; SINE 输出的频率范围为 10~800MHz; LVDS 输出的频率范围为 10~1.45GHz 或 15~2.1GHz; HCSL 输出的频率范围为 15~700MHz. 扩频晶振 : KOAN 晶振 KM 系列是通过调制输出信号使输出信号的电磁干扰扩散到更大的频谱上，尺寸有贴片 5032 ，贴片 7050 ，可以选择中心扩展或向下扩展方式。

晶振是利用石英晶体（二氧化硅的结晶体）的压电效应制成的谐振器件。晶振的种类分为无源晶振和有源晶振两大类。 晶振的应用领域很广泛，凯擎小妹归了以下8类。 1. 仪器仪表 随着无线通信的发展，无线检测仪表可以在远程或难以达到的环境中体现其价值，例如环境健康检测设备。未来，仪器仪表领域的发展将会是高精密，智能化，网络化。 KOAN晶振推荐 高稳晶振，低功耗晶振，小尺寸晶振 2. 铁路交通 石英晶体在通信领域中作为频率的基准源，铁路交通的发展也离不开高精度高标准的时钟计算元器件。这也推动了振荡器行业的发展。 晶振推荐 低相噪，放电磁干扰，低阻抗晶振 3. 电力系统 电力系统智能监控仪表，电力系统机电保护设备，智能断路器等设备都需要使用晶振。在电能质量检测设备中，智能系统可以帮助工程师快速判断。 晶振推荐 温补晶振，时钟振荡器 4. 自动控制 随着现代科学技术的发展，智能化成为自动化的更高水平，智能化主要体现在其功能和用途的多样化。现代计算机技术，物联网技术，云计算技术，以及有线和无线的控制相结合的发展和应用让自动化控制的水平得到了全新的高度。 晶振推荐 无源晶体，贴片有源晶振 5. 嵌入系统 嵌入式系统，是一种“完全嵌入受控器件内部，为特定应用而设计的专用计算机系统”。以应用为中心，以计算机技术为基础，可以根据用户的需求，例如功能，可靠性，成本，体积，功耗等方面的专用计算机系统。 晶振推荐 低噪声晶振，低功耗晶振，差分晶振 6. 通讯系统 通信系统的发展是和通信设备，电子器件，计算机技术的发展紧密相关。无线电波传播的时候会受到传播环境的影响。例如，自然地形，人工建筑，植被特征，天气状况，自然和人为的电磁噪声。 晶振推荐 超高频晶振，KM晶振 7. 医疗系统 数字化医院是现在医疗的发展趋势，其结合了数字化医疗设备，网络平台，以及医院业务软件。医院便可降低成本，优化流程，提高效率。常见的医疗电子设备有智能体温枪，血压仪，核磁共振成像，超声波系统，内窥镜，可视穿刺器，红外线测温机器人等。 KOAN晶振推荐 低噪声晶振，展频晶振，低功耗晶振 8. 航空军事 航空军事对晶振规格的需求多样化，然而不同规格的电性能参数的差异化会增加供应的难度。 晶振推荐 高频晶振，抗干扰晶振