相信很多工程師聚聚在工作中或多或少都會(huì)接觸到晶振這小玩意。但是俗話說燈下黑，你天天用，每個(gè)項(xiàng)目上都用，不等于你對(duì)于晶振的參數(shù)特性都了如指掌，很多工程師聚聚都以為只要是按常規(guī)的型號(hào)選購就可以了，但其實(shí)這樣才會(huì)容易導(dǎo)致晶振使用的不良率增加?？梢哉f現(xiàn)在的晶振很多，我說的是單片機(jī)外接的晶振，有石英晶振，有溫度補(bǔ)償?shù)木д竦鹊?，那么我們?cè)谶x擇晶振 時(shí)候需要注意哪些細(xì)節(jié)呢?

?晶振分為兩大類

1. 無源晶振：一般消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品或者對(duì)精度要求不高的產(chǎn)品，推薦使用價(jià)格更低的無源晶振。

特點(diǎn)：

?晶體諧振器Crystal Resonator需要匹配外部諧振電路才可以輸出信號(hào)，自身無法振蕩。

2. 有源晶振：高端產(chǎn)品或工業(yè)級(jí)以上的產(chǎn)品推薦使用更穩(wěn)定的時(shí)鐘振蕩器，更高要求的產(chǎn)品推薦使用TCXO/OCXO。

?時(shí)鐘振蕩器Clock Oscillator比無源晶振輸出信號(hào)好，穩(wěn)定度高，不受外部電路影響，內(nèi)部有獨(dú)立起振芯片。

?壓控晶振VCXO可以調(diào)整控制端電壓改變輸出頻率。

?溫補(bǔ)晶振TCXO含有溫度補(bǔ)償電路以減少環(huán)境溫度對(duì)振蕩頻率的影響。TCXO比適時(shí)鐘振蕩器有更好性能。

?恒溫晶振OCXO將晶體放置于恒溫槽，不受外界溫度影響，頻率穩(wěn)定度在所有類型的晶振中是最好的，電路設(shè)計(jì)極其精密，短穩(wěn)和相位噪聲都非常好。

?晶振的封裝

可謂是五花八門，圓柱體，長(zhǎng)方體，甚至還有異型的模塊，Pin腳數(shù)也不是說只有我們常用的2Pin或者4Pin。常見的有2-DIP、4-DIP、5-DIP、6-DIP、4-SMD、5-SMD、4-SOJ、4-VDFN、4-VLGA、6-LLGA、16-SMD、36-BGA等在此就不一一羅列了。由此可見晶振的體積也是大小各異，最小的可以1.5mm x 0.80mm x 0.28mm。

?晶振的工作溫度分為4個(gè)等級(jí)如下：

?民用級(jí)晶振的工作溫度在-20℃+70℃。

?工業(yè)級(jí)晶振的工作溫度在-40℃+85℃。

?車規(guī)級(jí)晶振的工作溫度在-40℃~+125℃。

?軍工級(jí)晶振的工作溫度在-55+105℃ -55+125℃。

除此之外，有的產(chǎn)品還會(huì)對(duì)其安全等級(jí)有明確的認(rèn)證要求例如AEC-Q100或者AEC -Q200。

?晶振的輸出：普遍的輸出模式有CMOS, TTL, LVDS, HCSL, Sine Wave等。

?方波Square Wave：方波的輸出功率大，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，但是諧波分量豐富。主要應(yīng)用在數(shù)字通信系統(tǒng)時(shí)鐘上，用來驅(qū)動(dòng)計(jì)數(shù)電路

?非差分波 Non-Differential Wave:包括TTL/CMOS：功耗低，傳送時(shí)間慢， 電壓控制器件。以及，CMOS噪聲容限比TTL大，輸入阻抗比TTL大。

?差分波 Differential Wave:(P)ECL是高速領(lǐng)域內(nèi)一個(gè)非常重要的邏輯電路。它電路速度快，驅(qū)動(dòng)能力小，噪聲小，高頻。但是功耗大，不同的電平不能驅(qū)動(dòng)。廣泛應(yīng)用于高速計(jì)算機(jī)，數(shù)字通信系統(tǒng)，雷達(dá)，測(cè)量?jī)x器，頻率合成器等。LVDS為低電壓差分信號(hào); HCSL為高速電流驅(qū)動(dòng)邏輯。

?正弦波Sine Wave：正弦波的功率不如方波，但是其諧波分量小。

?準(zhǔn)正弦波True Sine Wave: 負(fù)載阻抗50Ω，諧波分量小。其應(yīng)用于射頻信號(hào)處理，頻率源等。

?削峰正弦波Clipped Sine Wave:諧波分布小，驅(qū)動(dòng)能力比方波弱，負(fù)載10k//10 PF時(shí)Vp-p為0.8Vmin。

具體可以看小編給大家搜集的圖標(biāo)，里面寫的很詳細(xì)了。

?晶振的溫度穩(wěn)定性：這個(gè)參數(shù)在我們平時(shí)選型的時(shí)候也是很少考慮，或者不是優(yōu)先考慮的參數(shù)，但是這個(gè)參數(shù)卻很大程度上決定了晶振的價(jià)格。穩(wěn)定度越高，溫度范圍越寬，價(jià)格也就越高。在實(shí)際工作中，我們應(yīng)該按照實(shí)際電路的性能要求來選定穩(wěn)定度。

?晶振負(fù)載電容：對(duì)于諧振回路來說，這里面負(fù)載電容的大小與晶振的Q值變化存在一定的關(guān)系，不少晶振廠家在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的時(shí)候，也會(huì)對(duì)工藝技術(shù)進(jìn)行調(diào)整，從而確保頻率漂移，如果嚴(yán)重的話，則會(huì)導(dǎo)致核心部件的損害，所以對(duì)于振蕩器的應(yīng)用來說，負(fù)載電容的大小調(diào)整是非常謹(jǐn)慎事情，馬虎不得。

如果負(fù)載電容CL很大，靜態(tài)電容C0的改變對(duì)頻率變化的影響很小，頻率更加穩(wěn)定。所以負(fù)載高，遠(yuǎn)端相位噪聲好；若數(shù)過大，則很難調(diào)整到標(biāo)稱頻率，晶振不容易起振。相反，如果負(fù)載電容CL很小，靜電容C0的微小變化會(huì)造成頻率的明顯變化。近端相位噪聲好，容易調(diào)整頻率，晶振容易起振。在選擇晶體的負(fù)載電容時(shí)，我們要盡量權(quán)衡能量損耗和頻率的穩(wěn)定性。

?晶振的精度(誤差)是石英晶振重要的參數(shù)之一，PPM含義為百萬分之一(part per million 1/10^6)，表示晶體頻率會(huì)偏離標(biāo)稱頻率多少。值越小精度越高。在產(chǎn)品規(guī)格書中，ppm通常會(huì)用最大值(max)來表示，例如30ppm max，產(chǎn)品實(shí)際的誤差值會(huì)更小。

?總結(jié)一下：

?根據(jù)頻率選擇晶振：

如果對(duì)于頻率精度要求很高的話，例藍(lán)牙、GPS或WIFI等設(shè)備，我們?cè)诰д襁x型時(shí)，需要注意晶振頻率公差這個(gè)指標(biāo)，精度越高越好，比如10PPM優(yōu)于20PPM。

?根據(jù)負(fù)載電容大小選擇晶振：

對(duì)于諧振回路來說，這里面負(fù)載電容的大小與晶振的Q值變化存在一定的關(guān)系，不少晶振廠家在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的時(shí)候，也會(huì)對(duì)工藝技術(shù)進(jìn)行調(diào)整，從而確保頻率漂移，如果嚴(yán)重的話，則會(huì)導(dǎo)致核心部件的損害，所以對(duì)于晶振的應(yīng)用來說，負(fù)載電容的大小調(diào)整是非常重要的，不容錯(cuò)失。

?根據(jù)工作溫度選擇晶振：

環(huán)境溫度對(duì)于晶振，也就是RC振蕩器影響較大。在25℃左右時(shí)，其振蕩精度能保持在10PPM以內(nèi)，但是隨著溫度的不斷上升或下降，其精度都逐漸下降，因此對(duì)于環(huán)境溫度比較惡劣且對(duì)時(shí)鐘有嚴(yán)格要求時(shí)，建議選用寬溫晶振。

?根據(jù)精度選擇晶振：

如果電子產(chǎn)品對(duì)于晶振精度要求很高的話，例如電路當(dāng)中會(huì)涉及到時(shí)間的準(zhǔn)確精度的話那就只能用外部晶振了，因?yàn)橥獠烤д癖容^穩(wěn)定而內(nèi)部晶振的誤差比較大，時(shí)間久了對(duì)于時(shí)間的累積產(chǎn)生很大誤差，特別是對(duì)于RC振蕩器對(duì)于溫度比較敏感，容易受其影響。

?根據(jù)晶振輸出模式選擇晶振：

在選用晶振時(shí)，要考慮到電路需要的晶振輸出類型，一般分電平輸出和差分輸出；電平輸出：CMOS是常用的一種輸出類型，而差分輸出：LVPECL，LVDS常用差分輸出類型。不同的輸出類型之間可不隨便變換，特別是差分跟普通晶振。

?根據(jù)晶振溫度穩(wěn)定性選擇晶振：

晶振的主要特性是溫度穩(wěn)定性，這還是取決于晶振價(jià)格的重要因素。穩(wěn)定度越高，溫度范圍越寬，價(jià)格也就越高。在選擇晶振時(shí)，我們應(yīng)按照實(shí)際需求選擇穩(wěn)定度。

?根據(jù)電源電流范圍選擇晶振

晶振在工作的時(shí)候，需要對(duì)其內(nèi)部電流進(jìn)行調(diào)整，這方面也需要考慮不同的環(huán)境應(yīng)對(duì)，否則是會(huì)導(dǎo)致晶振內(nèi)部沒有完整的起振電路，影響靈活性，而且其市場(chǎng)價(jià)格的競(jìng)爭(zhēng)性會(huì)降低，從而對(duì)于精美設(shè)備的選擇有一定的影響。

?根據(jù)晶振工作環(huán)境選擇晶振

在選擇晶振的時(shí)候，不僅要考慮電路設(shè)計(jì)和應(yīng)用需求，也需要結(jié)合實(shí)際晶振的生產(chǎn)環(huán)境。比如終端產(chǎn)品應(yīng)用在高振動(dòng)，高沖擊的環(huán)境；有外部磁場(chǎng)干擾的環(huán)境；高低溫溫濕度有差異的環(huán)境中。

審核編輯：湯梓紅