??晶振的主要功能是提供穩定的時鐘信號,以確保電子系統的正常運行。在通信系統中,晶振能夠確保信息的準確傳輸。在計算機中,晶振能夠提供準確的時鐘信號,以確保計算機能夠快速、準確地處理數據。在測量儀器中,晶振能夠提供穩定的頻率參考,從而提高測量精度;在嵌入式系統中,晶振能夠提供可靠的時鐘信號,以確保系統的穩定運行。
??根據不同的應用需求,晶振可以分成多種類型。
??1.普通無源晶振:
??普通無源晶振是指缺乏振蕩電路,只具有諧振頻率的晶振。相對于有源晶振,無源晶振的優點包括可靠性高、穩定性好、頻率精度高、體積小、重量輕、成本低等。它廣泛應用于各種電子設備中,如通信系統、計算機、遙控器、鐘表等,作為頻率源或時鐘信號源。
??無源晶振的頻率穩定度通常用ppm(百萬分之一)來表示,即每百萬分之一的偏差。例如,一個頻率穩定度為±10ppm的無源晶振,其頻率偏差范圍為±100000Hz(假設晶體的固有頻率為1MHz)。
??在電路中應用無源晶振時,通常需要將其接入適當的振蕩電路中,如串聯諧振電路或并聯諧振電路,以產生所需的時鐘信號或頻率源。同時,為了確保無源晶振能夠正常工作,還需要在電路中添加適當的負載電容和負載電阻。適用于功耗和空間要求相對較低的應用場景。
??2.普通有源晶振:
??普通有源晶振是石英晶體振蕩器的一種,它利用石英晶體的壓電效應產生頻率基準,具有更高的頻率穩定度和更低的相位噪聲。與普通無源晶振相比,有源晶振具有更高的頻率精度和更寬的溫度范圍,因此常用于高精度和高穩定度的應用場景,如通信、導航、儀器儀表等領域。
??有源晶振的電路通常包括晶體管、阻容元件和石英晶體等,它們共同構成了一個閉環振蕩系統。通過調整外圍電路的參數,可以實現對振蕩頻率和輸出電平的精確控制。有源晶振的頻率穩定度高,一般可達到小數幾個數量級,甚至更高。
??在應用方面,有源晶振可以作為獨立的頻率源使用,也可以作為時鐘源為其他電路提供時間基準。由于它具有高精度和高穩定性,因此能夠滿足各種不同應用場景的需求。
??總之,有源晶振是一種高精度和高穩定度的頻率基準源,廣泛應用于各種通信、導航、儀器儀表等領域。與普通無源晶振相比,有源晶振具有更高的頻率精度和更寬的溫度范圍,能夠滿足各種不同應用場景的需求。
??3.熱敏晶振:
??熱敏晶振是一種基于熱敏效應的晶體振蕩器,其頻率會隨著溫度的變化而變化。熱敏晶振的主要優點是其穩定性非常好,可以在寬溫度范圍內保持頻率穩定。此外,它還具有體積小、重量輕、功耗低和可靠性高等優點。相比其他類型的晶振,熱敏晶振不需要太多的外部元件,因此更容易集成到電路中。
??熱敏晶振的主要缺點是其價格相對較高,并且其頻率范圍有限。此外,由于其頻率調整是通過熱敏效應來實現的,因此需要一定的時間來穩定頻率。
??熱敏晶振是一種高精度、高穩定性的頻率控制設備,適用于需要高精度時鐘的電子設備。特別是需要高精度時鐘的設備,如通信、導航、雷達和高速數字系統等。
??雖然其價格相對較高,但其在寬溫度范圍內的穩定性、體積小、重量輕、功耗低和可靠性高等優點使其成為許多應用的理想選擇。
??4.差分晶振:
??差分晶振(Differential Crystal Oscillator)是一種特殊的晶體振蕩器,它通過將晶體諧振器的振蕩信號分成兩個相位相反的輸出信號,并通過差分放大電路進行放大和處理,最終產生穩定的差分輸出信號。
??差分晶振的主要優點在于它可以減小共模噪聲,提高信號的抗干擾能力和穩定性。由于差分晶振的輸出信號是兩個相位相反的信號的差分值,因此它可以有效地消除共模噪聲,使得信號的信噪比更高,更加穩定。
??此外,差分晶振還具有較高的溫度穩定性。由于晶體諧振器的溫度穩定性較高,因此差分晶振的頻率穩定性也相對較高,可以在較寬的溫度范圍內保持穩定的輸出頻率。這使得差分晶振在各種電子系統中得到了廣泛應用,如通信、雷達、導航、儀器儀表等。
??5.溫補晶振:
??溫補晶振(TCXO)是一種高精度、高穩定的晶體振蕩器,具有溫度補償功能,可以自動調整頻率以補償溫度變化對晶體頻率的影響。這種晶振廣泛應用于各種需要高精度頻率源的領域,如通信、導航、電子測量等。
??溫補晶振的核心部件是晶體諧振器,它具有很高的Q值和優秀的頻率穩定性。通過采用特殊的溫度補償網絡,溫補晶振可以在寬溫度范圍內保持穩定的頻率輸出。這種晶振的頻率穩定度通常在10-7~10-6量級,可以滿足大多數高精度應用的需求。
??與其他類型的晶體振蕩器相比,溫補晶振具有許多優點。它可以在很寬的溫度范圍內保持穩定的頻率輸出,具有優秀的短期穩定性和長期穩定性。此外,溫補晶振的相位噪聲也很低,可以滿足許多高端應用的需求。
??由于其優良的性能和穩定性,溫補晶振被廣泛應用于各種領域。在通信領域,它可以用作頻率源和時鐘源,為無線通信、衛星通信、光纖通信等領域提供高精度的頻率參考。在導航領域,溫補晶振可以提供高精度的時鐘信號,為GPS、北斗等導航系統提供準確的定位信息。在電子測量領域,溫補晶振可以作為標準頻率源,用于各種電子測量設備的校準和測試。
??6.插件石英晶振:
??插件石英晶振是一種諧振器,通常由石英晶體(二氧化硅的結晶體)的壓電效應制成。它是一個基本的諧振器件,通常由一個按一定方位角切下的石英晶體薄片(晶片)組成。在晶片的兩個對應面上涂敷銀層作為電極,每個電極上各焊一根引線接到管腳上,再加上封裝外殼就構成了石英晶體諧振器。
??插件石英晶振有多種分類方式。根據外形尺寸和封裝方式,插件石英晶振可以分為插件石英晶體諧振器(HC-49U、HC-49S、HC-49SS等)和貼片石英晶體諧振器(SMD)等。其中,HC-49U通常稱為49U,有些采購人員俗稱“高型”;HC-49S通常稱為49S,俗稱“矮型”;HC-49SS通常稱為49SS,俗稱“超矮型”。
??石英晶振的基本原理是壓電效應。當在石英晶振的兩個電極上加一電場時,晶片會產生機械變形;反之,若在晶片的兩側施加機械壓力時,則在晶片相應的方向上將產生電場。這種物理現象稱為壓電效應。如果在晶片的兩極上加交變電壓,晶片就會產生機械振動,同時晶片的機械振動又會產生交變電場。
??具有體積小、頻率穩定、抗干擾能力強等優點,廣泛應用于各類電子設備中。
??7.恒溫晶振:
??恒溫晶體振蕩器,也稱為OCXO,是一種高精度、高穩定性的晶體振蕩器,它運用了恒溫槽技術,確保晶體諧振器的溫度始終保持穩定,防止了因溫度變化而產生的頻率誤差。OCXO廣泛應用于各種領域,如通信、導航以及精密測量,以其高精度和高穩定性而受到廣泛歡迎。它是保證各種儀器和系統性能的關鍵元件之一。
??不同的晶振類型和特點能夠滿足不同應用場景的需求,為各類電子產品的穩定運行提供保障。因此,在晶振在選型過程中需要了解所需晶振的頻率、負載電容等參數,并參考工程師提供的技術規格結合市場口碑,選擇符合應用需求的晶振型號,也可以直接向有資歷的原廠尋求技術支持。
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