如何为电子产品选择合适的晶振

与当今大多电子产品最起码包含一个嵌入式控制器一样，大多这样的产品也都最少有一个晶振。实际上，在一些多协议网络和电信设备中，可用到10或更多个晶振。晶振一般用于设定处理器的时钟频率以及网络速度或无线信道的工作频率。晶振除提供FCC所要求的设定无线和网络工作频率的精度外，还提供大多现代产品所需要的精准定时。

当设计产品时，你可从许多现成的预先封装好的晶振中选用一种，也可自己设计晶振。在许多情况，你所要做的就是把合适的晶体(外加两个电容)于内置振荡电路的处理器或其它芯片连接起来。否则，你需要独立振荡电路。

在这些场合，把时间和金钱花在自己设计和搭建晶振上无论在经济和产品上市速度方面看都已得不偿失。在当今的电子设计中，更明智的作法是将元器件和芯片整合在一起、集成为系统而非研制具体的电路。现在，晶振已演进为一个以独立产品形态出现的子系统器件。

在更复杂的电子产品中，晶振基本是必须的。这些由纯净石英制成的细片能以精准和非常稳定的频率振动。其几乎可被设定成任何频率并在很宽的温度范围和电压变异下保持该频率的能力是任何RC或LC振荡器都根本无法企及的。

石英是自然界中一种具有晶格结构的材料，是地球表面仅次于长石(feldspar)的最常见的物质。其化学成分是二氧化硅(Si O2)，但其压电特性令其与众不同。所谓压电特性是指材料受到机械力的压迫时产生电压或当用电压激励时以精准频率振荡的能力。后一种特性使石英成为许多应用中用以设定频率的一种器件。

虽然可从大自然中得到石英晶体，但也可通过合成方式制造出晶体。纯的石英晶体是通过在高压釜内将一种称为lasca的矿物质融化并于一个种子晶体整合在一起的方式获得的。然后将这种晶体切割为小片、并以其为基础生成设定某一特定工作频率所需的厚度。

把晶体切割成片时的形状和角度决定晶片的稳定性及其它特征。有AT、SC和X等不同切法。两条晶片分放在该晶体相背的两面，并分别于焊装引线连接。组装好的晶振封装在一个通常由金属制的密闭壳内。

晶体本身看起来象是具有等效感抗、容抗和阻抗器件的串联谐振电路(图1a)。将该晶体放在一个夹持物上将产生并联电容，其中，该晶体在这两个夹持平板中起着电介质的作用。这种组合产生一个独特的兼有串联和并联谐振的电路。

基于采用的振荡电路，晶体可被用于串联、并联或抗谐振模式。因并联模式不很稳定，所以，一般避免采用。但，通常利用介于串联和并联谐振点间的频率范围。该区域称为并联模式范围。

当工作在并联模式时，通过该晶体的外接容抗将决定工作频率。该容抗称为负载容抗，它包括PCB上以及振荡电路中的任何杂散或分布电容。该负载容抗值一般在3到20pF之间，当订购一款用在并联模式电路中的晶体时，必须指明该值。

也可给晶体添加一个串联或并联电容器以将其谐振频率在一个窄的范围内变动。该特性允许对频率实施微小调整，它有能力为锁相环(PLL)应用生成一个可变频晶振。

许多晶体也在更高的泛音频率上起振。第3和第5泛频最常见。所谓泛频就是基本谐振频率乘以3、5或其它奇数倍频率的近似。而谐频(harmonic)则是基本频率的严格整数倍，但泛频只是近似而非严格整数倍。

因典型晶体的基本振荡频率最大也就在30到50MHz，所以，泛频模式是实现晶体精度和更高频率稳定性的一种方式。当指定一款泛频晶体时，强调准确的频率很重要，这样，制造商才能在晶体中实现合适的基本频率。

关键参数

当比较和选择晶振时，设计师应考虑以下10个关键参数。

1、工作频率晶振的频率范围一般在1到70MHz之间。但也有诸如通用的32.768kHz钟表晶体那样的特殊低频晶体。晶体的物理厚度限制其频率上限。归功于类似反向台面(inverted Mesa)等制造技术的发展，晶体的频率上限已从前些年的3 0MHz提升到200MHz。工作频率一般按工作温度25°C时给出。

可利用泛频晶体实现200MHz以上输出频率的更高频率晶振。另外，带内置PLL频率倍增器的晶振可提供1GHz以上的频率。当需要UHF和微波频率时，声表波(SAW)振荡器是种选择。

2、频率精度：频率精度也称频率容限，该指标度量晶振实际频率于应用要求频率值间的接近程度。其常用的表度方法是于特定频率相比的偏移百分比或百万分之几(ppm)。例如，对一款精度±100ppm的10MHz晶振来说，其实际频率在10M Hz±1000Hz之间。

(100/1,000,000)×10,000,000=1000Hz

它与下式意义相同：1000/10,000,000=0.0001=10-4或0.01%。典型的频率精度范围在1到1000ppm，以最初的25°C给出。精度很高的晶振以十亿分之几(ppb)给出。

3、频率稳定性该指标量度在一个特定温度范围(如：0°C到70°C以及-40°C到85°C)内，实际频率与标称频率的背离程度。稳定性也以ppm给出，根据晶振种类的不同，该指标从10到1000ppm变化很大(图2)。

4、老化老化指的是频率随时间长期流逝而产生的变化，一般以周、月或年计算。它于温度、电压及其它条件无关。在晶振上电使用的最初几周内，将发生主要的频率改变。该值可在5到10ppm间。在最初这段时间后，老化引起的频率变化速率将趋缓至几ppm。

5、输出有提供不同种类输出信号的晶振。输出大多是脉冲或逻辑电平，但也有正弦波和嵌位正弦波输出。一些常见的数字输出包括：TTL、HCMOS、ECL、PECL、CML和LVDS。

许多数字输出的占空比是40%/60%，但有些型号可实现45%/55%的输出占空比。一些型号还提供三态输出。一般还以扇出数或容抗值(pF)的方式给出了最大负载。

6、工作电压许多晶振工作在5V直流。但新产品可工作在1.8、2.5和3.3V。

7、启动时间该规范度量的是系统上电后到输出稳定时所需的时间。在一些器件内，有一个控制晶振输出开/闭的使能脚。

8、相噪在频率很高或应用要求超稳频率时，相噪是个关键指标。它表度的是输出频率短时的随机漂移。它也被称为抖动，它产生某类相位或频率调制。该指标在频率范围内用频谱分析仪测量，一般用dBc/Hz表示相噪。

晶振输出的不带相噪的正弦波被称为载波，在频谱分析仪上显现为一条工作频率上的垂直线。相噪在载波之上和之下产生边带。相噪幅度表示为边带功率幅值(Ps)与载波功率幅值(Pc)之比，以分贝表示：

相噪(dBc)=10log(Ps/Pc)

相噪的测量以载波的10kHz或100kHz频率增量计算，但也用到低至10Hz或100Hz的其它频率增量。相噪度量一般规整为与1Hz相等的带宽。取决于载波的频率增量，典型的相噪值在-80到-160dBc之间。

9、可调性(Pullability) 该指标表度的是通过对一个压控晶振(VCXO)施加一个外部控制电压时，该电压所能产生的频率改变。它表示的是最大可能的频率变化，通常用ppm表示。同时还给出控制电压水平，且有时还提供以百分比表示的线性值。典型的直流控制电压范围在0到5V。频率变化与控制电压间的线性关系可能是个问题。

10、封装晶振有许多种封装形态。过去，最常用的是金属壳封装，但现在，它已被更新的表贴(SMD)封装取代。命名为H C-45、HC-49、HC-50或HC-51的金属封装一般采用的是标准的DIP通孔管脚。而常见的SMD封装大小是5×7mm。源于蜂窝手机制造商的要求，SMD封装的趋势是越做越薄。

通用的晶振电路

为使用晶振已开发中数十种电路。许多都衍生自通用的Colpitts、Pierce和Clapp电路。电路决定晶体是工作在串联还是并联模式。

在串联模式，两个逻辑反向器以偏置接法连至线性部分用于由R1实现的放大(图3)。C1是隔阻直流的电容器。R2设定最优化的晶体驱动电流。晶振工作在串联模式。这种串联用法因其工作不如并联模式稳定，所以用得不多。

例如，在嵌入式控制器内一般采用Pierce振荡器(图4)。晶振及C1和C2外接处理器。这里，R1还是将反向器接至线性区域。电容器C1和C2与晶振一道提供所需的180°相移。

振荡频率低于串联谐振频率，但高于该晶振的并联谐振频率。电容器C1和C2的确影响振荡频率。电容器C1和C2的串联加之与晶振并联在一起的PCB外部杂散电容(CS)一道形成负载电容(CL)。

CL=(C1C2)/(C1+C2)+CS

电容器C1和C2一般等值，且取值在10到30pF之间。杂散电容一般在2到5pF。晶振制造商将需要你为指定频率明确该负载电容值。

晶振种类

有4种基本的一体化晶振：时钟晶振(XO)、压控晶振(VCXO)、温度补偿晶振(TCXO)和热腔控制晶振(OCXO)。

基础XO就是把晶体与其振荡器封装在一起。其频率一般是固定的，但在某些设计中，可提供一个可调电容用于补偿老化带来的频漂。XO用于紧要性最低的设计中，一般用作处理器或其它数字芯片的时钟晶振。典型精度从10ppm到几百pp m，老化指标为±1到±5ppm/年(图5)。

TCXO内置用于补偿伴随温度变化产生的频变的电路。所以，TCXO能提供许多应用所要求的精准和稳定得多的输出频率。手机和双向无线通信就是常见的应用例子。

最简单的方式是在电路中使用热敏电阻温度传感器来操控反馈电路中的一个压变电容以使晶振频率更稳定。

更精确的方法

例如，微控制器控制的晶振(MCXO)利用一个嵌入式控制器根据所需的算法处理温度输入并借助数模转换器来操控一个“牵引调整”压变电容。可用的晶振频率约从1到60MHz。典型的稳定性参数范围是±0.2到±2.5ppm；老化速率是±0.5到±2p pm/年。

VCXO和XO是为以直流输入的方式进行外部频率控制而优化设计的，外接电压控制一个内部压变电容来改变其容值以实现对输出频率小范围的调整。它们主要是为在窄带PLL中用作VCO而设计的。

其常用频率范围从1到60MHz。典型可变范围从±10到±2000ppm。老化速率一般在±1到±5ppm/年。其带温度补偿的版本称为VCTCXO，也还有其它一些变种组合。

Silicon Labs公司提供采用内部多PLL、在10MHz到1.4GHz输出频率范围内带DSP滤波器的XO和VCXO(图6)。Si5 30和Si550是由制造商编程的，而Si570是用户可通过I2C总线编程的。稳定性可选范围从±20到±200ppm。它们采用的表面封装的大小是5×7mm。

OCXO把晶体以及有时整个振荡器电路都放在一个小加热腔内。反馈回路内的一个直流加热元件使任一精准和稳定输出频率的温度都几乎恒定。对蜂窝基站、电信、本地局域及广域网络(如Sonet)和GPS等关键应用来说，OCXO是最佳选择。

但OCXO的功耗要高得多，一般在1到3W。典型稳定指标是±1×10-8。典型老化率在±0.2ppm/年到±2.0×10-8/年之间。若将另一个OCXO放在第二个热腔内，则OCXO架构还可实行更高的精度和稳定性。

你需要的晶振唯一取决于你的应用(见表)。Fox Electronics的工程销售经理David Meaney表示，蜂窝手机和消费电子产品是晶振的最大用户，紧随其后的是与网络和计算机相关的应用。与晶振供应商的紧密合作很关键，这样才能确保你切实得到你想要和需要的晶振。

晶振基础知识

晶振基础知识（第一版）摘要：本文简单介绍了晶体谐振器和晶体振荡器的结构，工作原理，振荡器电路的分类，晶体振荡器的分类，晶振类器件的主要参数指标和石英晶体基本生产工艺流程。一、振荡电路的定义，构成和工作原理 (2) 二. 晶体振荡器分类： (16) 三、石英晶体谐振器主要参数指标 (19) 四、石英晶体振荡器主要参数指标 (20) 五．石英晶体基本生产工艺流程 (26)

一、振荡电路的定义，构成和工作原理 1. 振荡器：不需外加输入信号，便能自行产生输出信号的电路，通常也被成为。 2. 振荡器构成：谐振器（选频或滤波）+驱动（谐振）电路构成振荡器电路。 3. 谐振器的种类有：RC 谐振器，LC 并联谐振器，陶瓷谐振器，石英（晶体）谐振器，原子谐振器，MEMS （硅）振荡器。本文只讨论石英晶体谐振器。石英谐振器的结构石英谐振器，它由石英晶片、电极、支架和外壳等部分组成。它的性能与晶片的切割方式、尺寸、电极的设置装架形式，以及加工工艺等有关。其中，晶片的切割问题是设计时首先要考虑的关键问题。由于石英晶体不是在任何方向都具有单一的振动模式（即单频性）和零温度系数，因此只有沿某些方向切下来的晶片才能满足设计要求。 Mounting clips Top view of cover Resonator

普通晶振内部结构石英晶体振荡器主要由基座、晶片、IC 及外围电路、陶瓷基板（DIP OSC ）、上盖组成。普通晶体振荡器原理图胶点基座晶片 Bonding 线 IC

4. 振荡电路的振荡条件：（1）振幅平衡条件是反馈电压幅值等于输入电压幅值。根据振幅平衡条件，可以确定振荡幅度的大小并研究振幅的稳定。（2）相位平衡条件是反馈电压与输入电压同相，即正反馈。根据相位平衡条件可以确定振荡器的工作频率和频率的稳定。（3）振荡幅度的稳定是由器件非线性保证的，所以振荡器是非线性电路。（4）振荡频率的稳定是由相频特性斜率为负的网络来保证的。（5）振荡器的组成必须包含有放大器和反馈网络，它们必须能够完成选频、稳频、稳幅的功能。（6）利用自偏置保证振荡器能自行起振，并使放大器由甲类工作状态转换成丙类工作状态。

选择晶振时要考虑哪些参数

选择晶振时要考虑哪些参数？ 2011-7-19 14:26 提问者：rinkeigun|浏览次数：2555次谢谢好心人。我想知道的是： 1. 晶振之身的参数（频率等） 2. 与周围的器件（51单片机）有什么关联，影响 3. 构成晶振的元件是什么（如C，Y） 4.哪里有最简单的电路图我来帮他解答 2011-7-25 14:05 满意回答 1、晶体谐振器的等效电路图1是一个在谐振频率附近有与晶体谐振器具有相同阻抗特性的简化电路。其中：C1为动态电容也称等效串联电容；L1为动态电感也称等效串联电感； R1为动态电阻也称等效串联电阻；C0为静态电容也称等效并联电容。这个等效电路中有两个最有用的零相位频率，其中一个是谐振频率(Fr)，另一个是反谐振频率(Fa)。当晶体元件实际应用于振荡电路中时，它一般还会与一负载电容相联接，共同作用使晶体工作于Fr和Fa之间的某个频率，这个频率由振荡电路的相位和有效电抗确定，通过改变电路的电抗条件，就可以在有限的范围内调节晶体频率。 2、晶体的频率晶体在应用的电路中，其电气特性表现较复杂，与其相关的频率指标也有多个，主要的是： a）标称频率（F0）指晶体元件规范中所指定的频率，也即用户在电路设计和元件选购时所希望的理想工作频率。 b）谐振频率（Fr）指在规定条件下，晶体元件电气阻抗为电阻性的两个频率中较低的一个频率。根据图1的等效电路，当不考虑C0的作用，Fr由C1和L1决定，近似等于所谓串联（支路）谐振频率（Fs）。这一频率是晶体的自然谐振频率，它在高稳晶振的设计中，是作为使晶振稳定工作于标称频率、确定频率调整范围、设置频率微调装置等要求时的设计参数。c）负载谐振频率（FL）指在规定条件下，晶体元件与一负载电容串联或并联，其组合阻抗呈现为电阻性时两个频率中的一个频率。在串联负载电容时，FL是两个频率中较低的那个频

压控晶振原理

压控晶振原理压控晶体振荡器简介压控晶体振荡器全称：电压控制晶体振荡器(Voltage Controlled Crystal Oscillator)，是一种与晶体谐振器串联插入变容二极管，根据外部加入的电压使二极管的容量发生变化，来达到输出频率可根据晶体谐振器的负载电容特性变化的晶体振荡器。 VCXO主要由石英谐振器、变容二极管和振荡电路组成，其工作原理是通过控制电压来改变变容二极管的电容，从而“牵引”石英谐振器的频率，以达到频率调制的目的。VCXO大多用于锁相技术、频率负反馈调制的目的。石英晶体振荡器是由品质因素极高的石英晶体振子（即谐振器和振荡电路组成。晶体的品质、切割取向、晶体振子的结构及电路形式等，共同决定振荡器的性能。压控晶体振荡器具有以下特点： (1)低抖动或低相位噪声：由于电路结构、电源噪声以及地噪声等因素的影响，VCO的输出信号并不是一个理想的方波或正弦波，其输出信号存在一定的抖动，转换成频域后可以看出信号中心频率附近也会有较大的能量分布，即是所谓的相位噪声。VCO输出信号的抖动直接影响其他电路的设计，通常希望VCXO的抖动越小越好。 (2)宽调频范围：VCO的调节范围直接影响着整个系统的频率调节范围，通常随着工艺偏差、温度以及电源电压的变化，VCXO的锁定范围也会随着变化，因此要求VCXO有足够宽的调节范围来保证VCXO的输出频率能够满足设计的要求。 (3)稳定的增益：VCO的电压——频率非线性是产生噪声的主要原因之一，同时，这种非线性也会给电路设计带来不确定性，变化的VCXO增益会影响环路参数，从而影响环路的稳定性。因此希望VCXO的增益变化越小越好。 1.频率大小：频率越高一般价格越高。但频率越高，频差越大，从综合角度考虑，一般工程师会选用频率低但稳定的晶振，自己做倍频电路。总之频率的选择是根据需要选择，并不是频率越大就越好。要看具体需求。比如基站中一般用10MHz的恒温晶振（OCXO），因其有很

晶振基础知识

1、晶体元件参数 1.1等效电路作为一个电气元件，晶体是由一选定的晶片，连同在石英上形成电场能够导电的电极及防护壳罩和内部支架装置所组成。晶体谐振器的等效电路图见图1。等效电路由动态参数L 1、C 1、R 1和并电容C 0组成。这些参数之间都是有联系的，一个参数变化时可能会引起其他参数变化。而这些等效电路的参数值跟晶体的切型、振动模式、工作频率及制造商实施的具体设计方案关系极大。下面的两个等式是工程上常用的近似式：角频率ω=1/11C L 品质因数Q=ωL 1/R 1 其中 L1为等效动电感，单位mH C1为等效电容，也叫动态电容，单位fF R1为等效电阻，一般叫谐振电阻，单位Ω 图2、图3、图4给出了各种频率范围和各种切型实现参数L 1、C 1、R 1的范围。图2常用切型晶体的电感范围图3 常用切型的电容范围对谐振电阻来说，供应商对同一型号的任何一批中可以有3：1的差别，批和批之间的差别可能会更大。对于一给定的频率，采用的晶体盒越小，则R 1和L 1的平均值可能越高。

1.2 晶体元件的频率，晶体元件的频率通常与晶体盒尺寸和振动模式有关。一般晶体尺寸越小可获得的最低频率越高。晶体盒的尺寸确定了所容纳的振子的最大尺寸，在选择产品时应充分考虑可实现的可能性，超出这个可能范围，成本会急剧增加或成为不可能,当频率接近晶体盒下限时,应与供应商沟通。下表是不同晶体盒可实现的频率范围。图4 充有一个大气压力气体（90%氮、10%氦）的气密晶体元件的频率、切型和电阻范围 1.3 频差规定工作温度范围及频率允许偏差。电路设计人员可能只规定室温频差，但对于在整个工作温度范围内要求给定频差的应用，除了给定室温下的频差还应给出整个工作温度范围内的频差。给定这个频差时，应充分考虑设备引起温升的容限。通常有两种方法规定整个工作温度范围的频差。 1）规定总频差如从-10℃—+85℃，总频差为±50×10-6，通常这种方法一般用于具有较宽频差而不采

晶振的作用与原理以及负载电容

晶振的作用与原理每个单片机系统里都有晶振，全程是叫晶体震荡器，在单片机系统里晶振的作用非常大，他结合单片机内部的电路，产生单片机所必须的时钟频率，单片机的一切指令的执行都是建立在这个基础上的，晶振的提供的时钟频率越高，那单片机的运行速度也就越快。晶振用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作，以提供稳定，精确的单频振荡。在通常工作条件下，普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十。高级的精度更高。有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率，称为压控振荡器（VCO）。晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。晶振通常与锁相环电路配合使用，以提供系统所需的时钟频率。如果不同子系统需要不同频率的时钟信号，可以用与同一个晶振相连的不同锁相环来提供。下面我就具体的介绍一下晶振的作用以及原理，晶振一般采用如图1a的电容三端式(考毕兹) 交流等效振荡电路；实际的晶振交流等效电路如图1b，其中Cv是用来调节振荡频率，一般用变容二极管加

上不同的反偏电压来实现，这也是压控作用的机理；把晶体的等效电路代替晶体后如图1c。其中Co，C1，L1，RR是晶体的等效电路。分析整个振荡槽路可知，利用Cv来改变频率是有限的：决定振荡频率的整个槽路电容C=Cbe,Cce,Cv三个电容串联后和Co并联再和C1串联。可以看出：C1越小，Co越大，Cv变化时对整个槽路电容的作用就越小。因而能“压控”的频率范围也越小。实际上，由于C1很小(1E-15量级)，Co不能忽略(1E-12量级，几PF)。所以，Cv变大时，降低槽路频率的作用越来越小，Cv变小时，升高槽路频率的作用却越来越大。这一方面引起压控特性的非线性，压控范围越大，非线性就越厉害；另一方面，分给振荡的反馈电压(Cbe上的电压)却越来越小，最后导致停振。通过晶振的原理图你应该大致了解了晶振的作用以及工作过程了吧。采用泛音次数越高的晶振，其等效电容C1就越小；因此频率的变化范围也就越小。微控制器的时钟源可以分为两类：基于机械谐振器件的时钟源，如晶振、陶瓷谐振槽路；RC（电阻、电容）振荡器。一种是皮尔斯振荡器配置，适用于晶振和陶瓷谐振槽路。另一种为简单的分立RC振荡器。用万用表测量晶体振荡器是否工作的方法：测量两个引脚电压是否是芯片工作电压的一半，比如工作电压是51单片机的+5V则是否

晶振作用详细介绍

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电路中的晶振有什么作用？电路中的晶振即石英晶体震荡器。由于石英晶体震荡器具有非常好的频率稳定性和抗外界干扰的能力，所以，石英晶体震荡器是用来产生基准频率的。通过基准频率来控制电路中的频率的准确性。石英晶体震荡器的应用范围是非常广的，它质量等级、频率精度也是差别很大的。通讯系统用的信号发生器的信号源（震荡源），绝大部分也用的是石英晶体震荡器。晶振是石英振荡器的简称，英文名为Crystal，它是时钟电路中最重要的部件，它的主要作用是向显卡、网卡、主板等配件的各部分提供基准频率，它就像个标尺，工作频率不稳定会造成相关设备工作频率不稳定，自然容易出现问题。晶振还有个作用是在电路产生震荡电流,发出时钟信号. 晶振是晶体振荡器的简称。它用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作，以提供稳定，精确的单频振荡。在通常工作条件下，普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十。高级的精度更高。有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率，称为压控振荡器（VCO）。

振在数字电路的基本作用是提供一个时序控制的标准时刻。数字电路的工作是根据电路设计，在某个时刻专门完成特定的任务，如果没有一个时序控制的标准时刻，整个数字电路就会成为“聋子”，不知道什么时刻该做什么事情了。晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。晶振通常与锁相环电路配合使用，以提供系统所需的时钟频率。如果不同子系统需要不同频率的时钟信号，可以用与同一个晶振相连的不同锁相环来提供。电路中，为了得到交流信号，可以用RC、LC谐振电路取得，但这些电路的振荡频率并不稳定。在要求得到高稳定频率的电路中，必须使用石英晶体振荡电路。石英晶体具有高品质因数，振荡电路采用了恒温、稳压等方式以后，振荡频率稳定度可以达到10^(-9)至10^(-11)。广泛应用在通讯、时钟、手表、计算机……需要高稳定信号的场合。石英晶振不分正负极, 外壳是地线，其两条不分正负

好晶振的选择方法

好晶振的选择方法晶振选型时关心的技术指标： 1.频率：基本参数，选型必须知道的参数。频率越高一般价格越高。但频率越高，频差越大，从综合角度考虑，一般工程师会选用频率低但稳定的晶振，自己做倍频电路。总之频率的选择是根据需要选择，并不是频率越大就越好。要看具体需求。比如基站中一般用10MHz的OCXO，但由于很好的频率稳定性，属于高端晶振。至于范围，晶振的频率做的太高的话，就会失去意义，因为有其他更好的频率产品代替。 KVG的产品频率范围是：25kHz-1.3G。基本上所有应用中的晶振都可以在KVG产品种找到。 2.频率稳定度：关键参数，KVG的高端晶振可以达到10-9级别。指在规定的工作温度范围内，与标称频率允许的偏差。用PPm（百万分之一）表示。一般来说，稳定度越高或温度范围越宽，价格越高。对于频率稳定度要求±20ppm 或以上的应用，可使用普通无补偿的晶体振荡器。对于介于±1 至±20ppm 的稳定度，应该考虑TCXO 。对于低于±1ppm 的稳定度，应该考虑OCXO。比如OCXO-3000SC，频稳为+/- 2x10^-9。如果客户有十分特别的频稳要求，KVG可以定制。 3.电源电压：常用的有3.3V、5V、2.8V等。 KVG的产品2。8V 3。3V 5V都有。其中3.3V应用最广。 4.输出：根据需要采用不同输出。（HCMOS,SINE,TTL,PECL,LVPECL,LVDS,LVHCMOS等）每种输出类型都有它的独特波形特性和用途。应该关注三态或互补输出的要求。对称性、上升和下降时间以及逻辑电平对某些应用来说也要作出规定。 KVG产品有些系列有HCMOS/TTL，有些系列有LVPECL/LVDS输出。根据客户需要我们可以帮助客户选型。 5.工作温度范围：工业级标准规定的-40～+85℃这个范围往往只是出于设计者们的习惯，倘若-30～+70℃已经够用，那么就不必去追求更宽的温度范围。对于某些特殊场合如航天军用等，对温度有更苛刻的要求。 KVG的产品都用普通和工业级标准，对于军工极KVG也有。军工级一般需要定制，KVG在定制方面有优势。 6.相位噪声和抖动：相位噪声和抖动是对同一种现象的两种不同的定量方式，是对短期稳定度的真实度量。振荡器以及其它利用基波或谐波方式的晶体振荡器具有最好的相位噪声性能。采用锁相环合成器产生输出频率的振荡器比采用非锁相环技术的振荡器一般呈现较差的相位噪声性能。但相对的，拥有好的相位噪声和抖动的同时振荡器的设计复杂，体积大，频率低，造价高。 KVG的晶振系列涵盖了各种设计技术，可根据客户要求进行选择。例如V-850采用倍频器（过滤谐波）技术，具有高频，低抖动(<0.1ps rms 12kHz-20MHz)。实际上相位噪声和抖动是短期频率稳定度的度量，所以一般越高端的晶振，即频稳越好的晶振，这些指标也相应越好。KVG可以提供各种档次相位噪声的晶振，

晶振电路原理介绍

晶体振荡器，简称晶振。在电气上它可以等效成一个电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络，电工学上这个网络有两个谐振点，以频率的高低分其中较低的频率是串联谐振，较高的频率是并联谐振。由于晶体自身的特性致使这两个频率的距离相当的接近，在这个极窄的频率范围内，晶振等效为一个电感，所以只要晶振的两端并联上合适的电容它就会组成并联谐振电路。这个并联谐振电路加到一个负反馈电路中就可以构成正弦波振荡电路，由于晶振等效为电感的频率范围很窄，所以即使其他元件的参数变化很大，这个振荡器的频率也不会有很大的变化。晶振有一个重要的参数，那就是负载电容值，选择与负载电容值相等的并联电容，就可以得到晶振标称的谐振频率。一般的晶振振荡电路都是在一个反相放大器（注意是放大器不是反相器）的两端接入晶振，再有两个电容分别接到晶振的两端，每个电容的另一端再接到地，这两个电容串联的容量值就应该等于负载电容，请注意一般IC的引脚都有等效输入电容，这个不能忽略。一般的晶振的负载电容为15p或12.5p ，如果再考虑元件引脚的等效输入电容，则两个22p的电容构成晶振的振荡电路就是比较好的选择。晶体振荡器也分为无源晶振和有源晶振两种类型。无源晶振与有源晶振（谐振）的英文名称不同，无源晶振为crystal（晶体），而有源晶振则叫做oscillator（振荡器）。无源晶振需要借助于时钟电路才能产生振荡信号，自身无法振荡起来，所以“无源晶振”这个说法并不准确；有源晶振是一个完整的谐振振荡器。谐振振荡器包括石英（或其晶体材料）晶体谐振器，陶瓷谐振器，LC谐振器等。

晶振与谐振振荡器有其共同的交集有源晶体谐振振荡器。石英晶片所以能做振荡电路（谐振）是基于它的压电效应，从物理学中知道，若在晶片的两个极板间加一电场，会使晶体产生机械变形；反之，若在极板间施加机械力，又会在相应的方向上产生电场，这种现象称为压电效应。如在极板间所加的是交变电压，就会产生机械变形振动，同时机械变形振动又会产生交变电场。一般来说，这种机械振动的振幅是比较小的，其振动频率则是很稳定的。但当外加交变电压的频率与晶片的固有频率（决定于晶片的尺寸）相等时，机械振动的幅度将急剧增加，这种现象称为压电谐振，因此石英晶体又称为石英晶体谐振器。其特点是频率稳定度很高。石英晶体振荡器与石英晶体谐振器都是提供稳定电路频率的一种电子器件。石英晶体振荡器是利用石英晶体的压电效应来起振，而石英晶体谐振器是利用石英晶体和内置IC来共同作用来工作的。振荡器直接应用于电路中，谐振器工作时一般需要提供3.3V电压来维持工作。振荡器比谐振器多了一个重要技术参数为：谐振电阻（RR），谐振器没有电阻要求。RR 的大小直接影响电路的性能，也是各商家竞争的一个重要参数。概述微控制器的时钟源可以分为两类：基于机械谐振器件的时钟源，如晶振、陶瓷谐振槽路；基于相移电路的时钟源，如：RC (电阻、电容)振荡器。硅振荡器通常是完全集成的RC振荡器，为了提高稳定性，包含有时钟源、匹配电阻和电容、温度补偿等。图1给出了两种时钟源。图1给出了两个分立的振荡器电路，其中图1a为皮尔斯振荡器配置，用于机械式谐振器件，如晶振和陶瓷谐振槽路。图1b为简单的RC反馈振荡器。机械式谐振器与RC振荡器的主要区别基于晶振与陶瓷谐振槽路(机械式)的振荡器通常能提供非常高的初始精度和较低的温度系数。相对而言，RC振荡器能够快速启动，成本也比较低，但通常在整个温度和工作电源电压范围内精度较差，会在标称输出频率的5%至50%范围内变化。图1所示的电路能产生可靠的时钟信号，但其性能受环境条件和电路元件选择以及振荡器电路布局的影响。需认真对待振荡器电路的元件选择和线路板布局。在使用时，陶瓷谐振槽路和相应的负载电容必须根据特定的逻辑系列进行优化。具有高Q值的晶振对放大器的选择并不敏感，但在过驱动时很容易产生频率漂移(甚至可能损坏)。影响振荡器工作的环境因素有：电磁干扰(EMI)、机械震动与冲击、湿度和温度。这些因素会增大输出频率的变化，增加不稳定性，并且在有些情况下，还会造成振荡器停振。振荡器模块上述大部分问题都可以通过使用振荡器模块避免。这些模块自带振荡器、提供低阻方波

晶振基础知识

晶振基础知识（第一版）摘要：本文简单介绍了晶体谐振器和晶体振荡器的结构，工作原理，振荡器电路的分类，晶体振荡器的分类，晶振类器件的主要参数指标和石英晶体基本生产工艺流程。一、振荡电路的定义，构成和工作原理 (3) 二. 晶体振荡器分类： (23) 三、石英晶体谐振器主要参数指标 (27) 四、石英晶体振荡器主要参数指标 (30) 五．石英晶体基本生产工艺流程 (43)

一、振荡电路的定义，构成和工作原理 1. 振荡器：不需外加输入信号，便能自行产生输出信号的电路，通常也被成为。 2. 振荡器构成：谐振器（选频或滤波）+驱动（谐振）电路构成振荡器电路。 3. 谐振器的种类有：RC谐振器，LC并联谐振器，陶瓷谐振器，石英（晶体）谐振器，原子谐振器，MEMS（硅）振荡器。本文只讨论石英晶体谐振器。石英谐振器的结构石英谐振器，它由石英晶片、电极、支架和外壳等部分组成。它的性能与晶片的切割方式、尺寸、电极的设置装架形式，以及加工工艺等有关。其中，晶片的切割问题是设计时首先要考虑的关键问题。由于石英晶体不是在任何方向都具有单一的振动模式（即单频性）和零温度系数，因此只有沿某些方向切下来的晶片才能满足设计要求。

普通晶振内部结构 Base Mounting clips Bonding area Electrodes Quartz blank Cover Seal Pins Top view of cover Metallic electrodes Resonator plate substrate (the “blank”)

如何选取正确的晶振

一个号的晶体振荡器可以被泛应用到军、民用通信电台，微波通信设备，程控电话交换机，无线电综合测试仪，BP机、移动电话发射台，高档频率计数器、GPS、卫星通信、遥控移动设备等。它具有多种封装类型，最主要的特点是电气性能规范多种多样。它有以下几种不同的类型：电压控制晶体振荡器(VCXO)、温度补偿晶体振荡器(TCXO)、恒温晶体振荡器(OCXO)，以及数字补偿晶体振荡器(MCXO或DTCXO),每种类型都有自己的独特性能。如果你的设备需要即开即用，您就必须选用VCXO或温补晶振，如果你的要求稳定度在0.5ppm以上，凯越翔建议你选择数字温补晶振(MCXO)。而模拟温补晶振则适用于稳定度要求在5ppm～0.5ppm之间的需求。VCXO只适合于稳定度要求在5ppm以下的产品。如果你的设备在不需要即开即用的环境下，如果需要信号稳定度超过0.1ppm的，可选用OCXO。从频率稳定性方面考虑：晶体振荡器的主要特性之一是工作温度内的稳定性，它是决定振荡器价格的重要因素。稳定性愈高或温度范围愈宽，器件的价格亦愈高。工业级标准规定的-40～+75℃这个范围往往只是出于设计者们的习惯，倘若-30～+70℃已经够用，那么就不必去追求更宽的温度范围。所以设计工程师要慎密决定特定应用的实际需要，然后规定振荡器的稳定度。指标过高意味着花钱愈多。晶体老化：造成频率变化的又一重要因素。根据目标产品的预期寿命不同，有多种方法可以减弱这种影响。晶体老化会使输出频率按照对数曲线发生变化，也就是说在产品使用的第一年，这种现象才最为显著。例如，使用10年以上的晶体，其老化速度大约是第一年的3倍。采用特殊的晶体加工工艺可以改善这种情况，也可以采用调节的办法解决，比如，可以在控制引脚上施加电压(即增加电压控制功能)等。与稳定度有关的其他因素还包括电源电压、负载变化、相位噪声和抖动，这些指标应该规定出来。对于工业产品，有时还需要提出振动、冲击方面的指标，军用品和宇航设备的要求往往更多，比如压力变化时的容差、受辐射时的容差，等等。输出：必须考虑的其它参数是输出类型、相位噪声、抖动、电压特性、负载特性、功耗、封装形式，对于工业产品，有时还要考虑冲击和振动、以及电磁干扰(EMI)。晶体振荡器可HCMOS/TTL兼容、ACMOS兼容、ECL和正弦波输出。每种输出类型都有它的独特波形特性和用途。应该关注三态或互补输出的要求。对称性、上升和下降时间以及逻辑电平对某些应用来说也要作出规定。许多DSP和通信芯片组往往需要严格的对称性(45%至55%)和快速的上升和下降时间(小于 5ns)。相位噪声和抖动：在频域测量获得的相位噪声是短期稳定度的真实量度。它可测量到中心频率的1Hz之内和通常测量到1MHz。晶体振荡器的相位噪声在远离中心频率的频率下有所改善。TCXO和OCXO振荡器以及其它利用基波或谐波方式的晶体振荡器具有最好的相位噪声性能。采用锁相环合成器产生输出频率的振荡器比采用非锁相环技术的振荡器一般呈现较差的相位噪声性能。抖动与相位噪声相关，但是它在时域下测量。以微微秒表示的抖动可用有效值或峰—峰值测出。许多应用，例如通信网络、无线数据传输、ATM和SONET要

晶振的工作原理

晶振的工作原理一、什么是晶振? 晶振是石英振荡器的简称，英文名为Crystal，它是时钟电路中最重要的部件，它的主要作用是向显卡、网卡、主板等配件的各部分提供基准频率，它就像个标尺，工作频率不稳定会造成相关设备工作频率不稳定，自然容易出现问题。晶振还有个作用是在电路产生震荡电流,发出时钟信号. 晶振是晶体振荡器的简称。它用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作，以提供稳定，精确的单频振荡。在通常工作条件下，普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十。高级的精度更高。有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率，称为压控振荡器（VCO）。晶振在数字电路的基本作用是提供一个时序控制的标准时刻。数字电路的工作是根据电路设计，在某个时刻专门完成特定的任务，如果没有一个时序控制的标准时刻，整个数字电路就会成为“聋子”，不知道什么时刻该做什么事情了。晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。晶振通常与锁相环电路配合使用，以提供系统所需的时钟频率。如果不同子系统需要不同频率的时钟信号，可以用与同一个晶振相连的不同锁相环来提供。

电路中，为了得到交流信号，可以用RC、LC谐振电路取得，但这些电路的振荡频率并不稳定。在要求得到高稳定频率的电路中，必须使用石英晶体振荡电路。石英晶体具有高品质因数，振荡电路采用了恒温、稳压等方式以后，振荡频率稳定度可以达到10^(-9)至10 ^(-11)。广泛应用在通讯、时钟、手表、计算机……需要高稳定信号的场合。石英晶振不分正负极, 外壳是地线，其两条不分正负二、晶振的使用晶振，在电气上它可以等效成一个电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络，电工学上这个网络有两个谐振点，以频率的高低分其中较低的频率是串联谐振，较高的频率是并联谐振。由于晶体自身的特性致使这两个频率的距离相当的接近，在这个极窄的频率范围内，晶振等效为一个电感，所以只要晶振的两端并联上合适的电容它就会组成并联谐振电路。这个并联谐振电路加到一个负反馈电路中就可以构成正弦波振荡电路，由于晶振等效为电感的频率范围很窄，所以即使其他元件的参数变化很大，这个振荡器的频率也不会有很大的变化。晶振有一个重要的参数，那就是负载电容值，选择与负载电容值相等的并联电容，就可以得到晶振标称的谐振频率。一般的晶振振荡电路都是在一个反相放大器（注意是放大器不是反相器）的两端接入晶振，再有两个电容分别接到晶振的两端，每个电容的另一端再接到地，这两个电容串联的容

晶振的匹配电容选择修订稿

晶振的匹配电容选择 WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8-

匹配电容是指晶振要正常震荡所需要的电容，一外接电容是为了使晶振两端的等效电容等于或接近于负载电容（晶体的负载电容是已知的，在出厂的时候已经定下来了，一般是几十PF，）。应用时一般在给出负载电容值附近调整可以得到精确频率，此电容的大小主要影响负载谐振频率，一般情况下，增大电容会使振荡频率下降，而减小电容会使振荡频率升高，晶振的负载电容=[(Cd*Cg)/(Cd+Cg)]+Cic+△C] 式中Cd,Cg为分别接在晶振的两个脚上和对地的电容,Cic（集成电路内部电容）+△C（PCB上电容，一般情况下，Cd、Cg取相同的值并联后等于负载电容是可以满足振荡条件的, 在许可的范围内Cd和Ｃg的值越小越好，电容值偏大会虽然有利于震荡的稳定，但是电容过大会增加起振的时间。如果不易起振或振荡不稳定可以减小输入端对地电容量, 而增加输出端的值以提高反馈量。在电路中输出端和输入端之间接了一个大的电阻，这是由于连接晶振的芯片端内部是一个线性运算放大器，将输入进行反向180度输出，晶振处的负载电容电阻组成的网络提供另外180度的相移，整个环路的相移360度，满足振荡的相位条件，同时还要求闭环增益大于等于1，晶体才正常工作。晶振输入输出连接的电阻作用是产生负反馈，保证放大器工作在高增益的线性区，一般在M欧级，输出端的电阻与负载电容组成网络，提供180度相移，同时起到限流的作用，防止反向器输出对晶振过驱动，损坏晶振，有的晶振不需要是因为把这个电阻已经集成到了晶振里面。设计是注意事项： 1.使晶振、外部电容器（如果有）与 IC之间的信号线尽可能保持最短。当非常低的电流通过IC晶振振荡器时，如果线路太长，会使它对 EMC、ESD 与串扰产生非常敏感的影响。而且长线路还会给振荡器增加寄生电容； 2.尽可能将其它时钟线路与频繁切换的信号线路布置在远离晶振连接的位置； 3.当心晶振和地的走线； 4.将晶振外壳接地。

晶振选型与应用知识

石英晶振选型与应用知识石英晶体是压电晶体的一种，沿着特定的方向挤压或拉伸，它的两端会产生正负电荷，这种效应称为正压电效应；相反，对晶体施加电场导致晶体形变的效应，称为逆压电效应。所以在石英晶片两面施加交变电场，晶片就会产生形变，而形变又会产生电场，这是一个周期转换的过程。对于特定的晶片，这个周期是固定的，我们利用这个周期来产生稳定的基准时钟信号。石英晶体元器件，是利用石英晶体的压电效应实现频率控制、稳定或选择的关键电子元器件。包括石英晶体谐振器、石英晶体振荡器和石英晶体滤波器。在石英晶片的两面镀上电极，经过装架、调频、封装等工序后制成石英晶体元件。石英晶体元件与集成电路等其它电子元件组合成石英晶体器件。本文主要介绍石英晶振：即所谓石英晶体谐振器（无源晶振）和石英晶体振荡器（有源晶振）的统称。一般的概念中把晶振就等同于谐振器理解了，振荡器就是通常所指钟振。石英晶振是一种用于稳定频率和选择频率的电子元件，已被广泛地使用在无线电话、载波通讯、广播电视、卫星通讯、仪器仪表等各种电子设备中. 一、石英晶振的型号命名方法 1.国产石英晶体谐振器的型号由三部分组成： –第一部分：表示外壳形状和材料， B表示玻璃壳，J表示金属壳，S表示塑料封型； –第二部分：表示晶片切型，与切型符号的第一个字母相同， A表示AT切型、B表示BT切型， –第三部分：表示主要性能及外形尺寸等，一般用数字表示，也有最后再加英文字母的。 JA5为金属壳AT切型晶振元件，BA3为玻壳AT切型晶振元件。 2石英晶体振荡器的型号命名有四部分组成： .

–第一部分：主称用大写字母Z表示石英晶体振荡器； –第二部：类别用大写字母表示，其意义见下表： –第三部分：频率稳定度等级用大写字母表示，其意义见下表： –第四部分：序号用数字表示，以示产品结构性能参数的区别

HKC-香港晶体公司晶振产品简介

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A Kolinker Group Company

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科研集团公司简介
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Industrial 20%
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35 30 25 20 15 10 5 0 04 05 06 07 08
AVOA 25%
市场
N America, 27 %
China, 25%
Metal Can SMD TF
5% 5% 10% 20% 60%
Asia, 10%
Europe, 38%
4 地区种类

晶振电路中如何选择电容C1C2

晶振电路中如何选择电容C1C2 （1）：因为每一种晶振都有各自的特性，所以最好按制造厂商所提供的数值选择外部元器件。（2）：在许可范围内，C1,C2值越低越好。C值偏大虽有利于振荡器的稳定，但将会增加起振时间。（3）：应使C2值大于C1值，这样可使上电时，加快晶振起振。在石英晶体谐振器和陶瓷谐振器的应用中，需要注意负载电容的选择。不同厂家生产的石英晶体谐振器和陶瓷谐振器的特性和品质都存在较大差异，在选用时，要了解该型号振荡器的关键指标，如等效电阻，厂家建议负载电容，频率偏差等。在实际电路中，也可以通过示波器观察振荡波形来判断振荡器是否工作在最佳状态。示波器在观察振荡波形时，观察OSCO 管脚(Oscillator output)，应选择100MHz带宽以上的示波器探头，这种探头的输入阻抗高，容抗小，对振荡波形相对影响小。（由于探头上一般存在10～20pF的电容，所以观测时，适当减小在OSCO管脚的电容可以获得更接近实际的振荡波形）。工作良好的振荡波形应该是一个漂亮的正弦波，峰峰值应该大于电源电压的70%。若峰峰值小于70%，可适当减小OSCI及OSCO管脚上的外接负载电容。反之，若峰峰值接近电源电压且振荡波形发生畸变，则可适当增加负载电容。用示波器检测OSCI(Oscillator input)管脚，容易导致振荡器停振，原因是：部分的探头阻抗小不可以直接测试，可以用串电容的方法来进行测试。如常用的4MHz石英晶体谐振器，通常厂家建议的外接负载电容为10～30pF左右。若取中心值15pF，则C1，C2各取30pF 可得到其串联等效电容值15pF。同时考虑到还另外存在的电路板分布电容，芯片管脚电容，晶体自身寄生电容等都会影响总电容值，故实际配置C1，C2时，可各取20～15pF左右。并且C1，C2使用瓷片电容为佳。

晶振的作用与原理

晶振的作用与原理一，晶振的作用 (1)晶振是石英振荡器的简称，英文名为Crystal，它是时钟电路中最重要的部件，它的主要作用是向显卡、网卡、主板等配件的各部分提供基准频率，它就像个标尺，工作频率不稳定会造成相关设备工作频率不稳定，自然容易出现问题。 (2)晶振还有个作用是在电路产生震荡电流,发出时钟信号.晶振是晶体振荡器的简称。它用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作，以提供稳定，精确的单频振荡。在通常工作条件下，普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十。高级的精度更高。有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率，称为压控振荡器（VCO）。 (3)晶振在数字电路的基本作用是提供一个时序控制的标准时刻。数字电路的工作是根据电路设计，在某个时刻专门完成特定的任务，如果没有一个时序控制的标准时刻，整个数字电路就会成为“聋子”，不知道什么时刻该做什么事情了。 (4)晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。晶振通常与锁相环电路配合使用，以提供系统所需的时钟频率。

如果不同子系统需要不同频率的时钟信号，可以用与同一个晶振相连的不同锁相环来提供。 (5)电路中，为了得到交流信号，可以用RC、LC谐振电路取得，但这些电路的振荡频率并不稳定。在要求得到高稳定频率的电路中，必须使用石英晶体振荡电路。石英晶体具有高品质因数，振荡电路采用了恒温、稳压等方式以后，振荡频率稳定度可以达到10^(-9)至10^(-11)。广泛应用在通讯、时钟、手表、计算机……需要高稳定信号的场合。石英晶振不分正负极, 外壳是地线，其两条不分正负二，晶振的原理；石英晶体振荡器是利用石英晶体（二氧化硅的结晶体）的压电效应制成的一种谐振器件，它的基本结构大致是从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片（简称为晶片，它可以是正方形、矩形或圆形等），在它的两个对应面上涂敷银层作为电极，在每个电极上各焊一根引线接到管脚上，再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器，简称为石英晶体或晶体、晶振。其产品一般用金属外壳封装，也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。

晶振选型指南(精)

恒温晶振、温补晶振选用指南晶体振荡器被广泛应用到军、民用通信电台,微波通信设备,程控电话交换机,无线电综合测试仪, BP 机、移动电话发射台,高档频率计数器、 GPS 、卫星通信、遥控移动设备等。它有多种封装,特点是电气性能规范多种多样。它有好几种不同的类型:电压控制晶体振荡器(VCXO 、温度补偿晶体振荡器(TCXO 、恒温晶体振荡器(OCXO ,以及数字补偿晶体振荡器(MCXO 或 DTCXO , 每种类型都有自己的独特性能。如果您需要使您的设备即开即用, 您就必须选用 VCXO 或温补晶振,如果要求稳定度在 0.5ppm 以上,则需选择数字温补晶振 (MCXO 。模拟温补晶振适用于稳定度要求在 5ppm ~0.5ppm 之间的需求。 VCXO 只适合于稳定度要求在 5ppm 以下的产品。在不需要即开即用的环境下,如果需要信号稳定度超过 0.1ppm 的,可选用OCXO 。频率稳定性的考虑晶体振荡器的主要特性之一是工作温度内的稳定性, 它是决定振荡器价格的重要因素。稳定性愈高或温度范围愈宽,器件的价格亦愈高。工业级标准规定的 - 40~+75℃这个范围往往只是出于设计者们的习惯, 倘若 -30~+70℃已经够用, 那么就不必去追求更宽的温度范围。设计工程师要慎密决定特定应用的实际需要,然后规定振荡器的稳定度。指标过高意味着花钱愈多。晶体老化是造成频率变化的又一重要因素。根据目标产品的预期寿命不同, 有多种方法可以减弱这种影响。晶体老化会使输出频率按照对数曲线发生变化,也就是说在产品使用的第一年, 这种现象才最为显著。例如, 使用 10年以上的晶体, 其老化速度大约是第一年的 3倍。采用特殊的晶体加工工艺可以改善这种情况,也可以采用调节的办法解决,比如, 可以在控制引脚上施加电压 (即增加电压控制功能等。与稳定度有关的其他因素还包括电源电压、负载变化、相位噪声和抖动,这些指标应该规定出来。对于工业产品,有时还需要提出振动、冲击方面的指标,军用品和宇航设备的要求往往更多,比如压力变化时的容差、受辐射时的容差,等等。输出必须考虑的其它参数是输出类型、相位噪声、抖动、电压特性、负载特性、功耗、封装形式,对于工业产品,有时还要考虑冲击和振动、以及电磁干扰 (EMI 。晶体振荡器可 HCMOS/TTL兼容、 ACMOS

晶振布局指南(Best Practices for the PCB layout of crystal)

A V R18R186 6:晶振布局指南Best Practices for the PCB layout of Oscillators 1.简介我们通常所使用的振荡器是皮尔斯振荡器（Pierce 个带宽很窄的选频滤波器组成．放大器集成在芯片内部，滤波器则是由晶振或陶瓷谐振腔(ceramic resonator)构成，如图1：图1M i c r oc oco 翻译:地球仪 diqiuyi2010@https://www.360docs.net/doc/af2415344.html, https://www.360docs.net/doc/af2415344.html, 该系统的输入阻抗在谐振频率上很低使它更容易受到周围电路的干扰．此外,1V以下,这进一步降低了其抗干扰的能力．

8128A–AVR–03/08 2.描述为了增强振荡器抗干扰的能力，PCB 布局十分重要．如图2：图2.PCB 布局实例. 晶振/Cout 接地点 2 A VR VR1818186 6

AV 1866 AVR R18 3.设计指南为降低由振荡器引发问题的风险，我们建议您遵循如下设计指南： ?晶振或谐振腔对于寄生电容和其它信号带来的干扰十分敏感．因此布局时要远离高速信号线，以降低Xin与Xout管脚和其它信号线之间的容性耦合. ?晶振的线路与数字信号线越远越好,尤其是时钟信号线或频繁改变状态的信号线.信号之间的串扰会影响振荡器的波形． ?负载电容的接地点需要足够的短，以避免来自USB,RS232,LIN,PWM与电源线的返回电流. ?负载电容的漏电流要小，热稳定性要好(如NPO或COG型号). ?两个负载电容需要挨的很近。 ?负载电容中的Cin优先靠近GND和Xin管脚． ?寄生电容会降低增益裕度.因此要尽可能的降低寄生电容,下面给出寄生电容的典型值: –Xin对地:1pF –Xout对地:2pF –Xin对Xlout:0.5pF 这些数值与元件的封装也有少许关联． ?为降低Xin与Xout两管脚之间的寄生电容，就要使其引出的两条线离得越远越好. ?在晶振下方需要铺地，并与振荡器的地相连. ?将晶振和陶瓷谐振腔所需要的外部电容与晶振外壳一同接地(该条附原文:Connect the external capacitors needed for the crystal and the ceramic resonator operation as well as the crystal housing to the ground plane). ?如果是单层板,建议在振荡器电路各元件周围设置一保护环（guard ring），并将其连接到相应的接地引脚． 3

晶振旁外接电容的选择

晶振旁外接电容的选择来源：互联网作者：关键字：电容负载电容是指晶振要正常震荡所需要的电容。换句话说，晶振的频率就是在它提供的负载电容下测得的，能最大限度的保证频率值的误差。也能保证温漂等误差。晶振的负载电容值是已知数，在出厂的时候已经定下来。单片机晶振上两个电容是晶振的外接电容，分别接在晶振的两个脚上和对地的电容，一般在几十皮发，在选择外接电容的时候是根据晶振厂家提供的晶振要求选值的，一般外接电容是为了使晶振两端的等效电容等于或接近负载电容。要求高的场合还要考虑ic输入端的对地电容。然后根据确定的负载电容推算，外接电容会影响到晶振的谐振频率和输出幅度。负载电容每个晶振都会有的参数例如：稳定度是多少PPN 负载电容是多少PF等...当晶振接到震荡电路上在震荡电路所引入的电容不符合晶振的负载电容的容量要求时震荡电路所出的频率就会和晶振所标的频率不同。那么，如何来选择外接电容? 晶振的负载电容=[(Cd*Cg)/(Cd+Cg)]+Cic+△C式中Cd,Cg为分别接在晶振的两个脚上和对地的电容,Cic(集成电路内部电容)+△C(PCB上电容)经验值为3至5pf。两个电容的取值都是相同的，或者说相差不大，如果相差太大，容易造成谐振的不平衡，容易造成停振或者干脆不起振。一般晶振两端所接电容是所要求的负载电容的两倍。这样并联起来就接近负载电容了。比如负载电容15pf 的话，两边个接27pf的差不多了。从石英晶体谐振器的等效电路可知，它有两个谐振频率，即(1)当L、C、R支路发生串联谐振时，它的等效阻抗最小(等于R)。串联揩振频率用fs表示，石英晶体对于串联揩振频率fs呈纯阻性，(2)当频率高于fs时L、C、R支路呈感性，可与电容C。发生并联谐振，其并联频率用fd表示。根据石英晶体的等效电路，可定性画出它的电抗—频率特性曲线。可见当频率低于串联谐振频率fs或者频率高于并联揩振频率fd时，石英晶体呈容性。仅在fs 在许可范围内，C1,C2值越低越好。C值偏大虽有利于振荡器的稳定，但将会增加起振时间。在低功耗设计中晶体的选择非常重要，尤其带有睡眠唤醒的系统，往往使用低电压以求低功耗。由于低供电电压使提供给晶体的激励功率减少，造成晶体起振很慢或根本就不能起振。这一现象在上电复位时并不特别明显，上电时电路有足够的扰动，很容易建立振荡。在睡眠唤醒时，电路的扰动要比上电时小得多，起振变得很不容易。在振荡回路中，晶体既不能过激励(容易振到高次谐波上)也不能欠激励(不容易起振)。晶体的选择应考虑以下几个要素：谐振频点、负载电容、激励功率、温度特性、长期稳定性。换句话说，晶振可靠性工作不仅受到外接电容的影响。对于外接电容的选择，应根据晶振供应商提供的datasheet的数值选择。在许可范围内，外接电容值越低越好。容值偏大虽有利于振荡器的稳定，但将会增加起振时间。有的晶振推荐电路甚至需要串联电阻RS，它一般用来来防止晶振被过分驱动。过分驱动晶振会渐渐损耗减少晶振的接触电镀，这将引起频率的上升，造成频率偏移，加速老化。