晶体晶振区别、应用范围及用法

1、无源晶体 ——无源晶体需要用DSP片内的振荡器，在datasheet上有建议的连接方法。无源晶体没有电压的问题，信号电平是可变的，也就是说是根据起振电路来决定的，同样的晶体可以适用于多种电压，可用于多种不同时钟信号电压要求的DSP，而且价格通常也较低，因此对于一般的应用如果条件许可建议用晶体，这尤其适合于产品线丰富批量大的生产者。无源晶体相对于晶振而言其缺陷是信号质量较差，通常需要精确匹配外围电路（用于信号匹配的电容、电感、电阻等），更换不同频率的晶体时周边配置电路需要做相应的调整。建议采用精度较高的石英晶体，尽可能不要采用精度低的陶瓷警惕。

2、有源晶振 ——有源晶振不需要DSP的内部振荡器，信号质量好，比较稳定，而且连接方式相对简单（主要是做好电源滤波，通常使用一个电容和电感构成的PI型滤波网络，输出端用一个小阻值的电阻过滤信号即可），不需要复杂的配置电路。有源晶振通常的用法：一脚悬空，二脚接地，三脚接输出，四脚接电压。相对于无源晶体，有源晶振的缺陷是其信号电平是固定的，需要选择好合适输出电平，灵活性较差，而且价格高。对于时序要求敏感的应用，个人认为还是有源的晶振好，因为可以选用比较精密的晶振，甚至是高档的温度补偿晶振。有些DSP内部没有起振电路，只能使用有源的晶振，如TI的6000系列等。有源晶振相比于无源晶体通常体积较大，但现在许多有源晶振是表贴的，体积和晶体相当，有的甚至比许多晶体还要小。

几点注意事项：

1、需要倍频的DSP需要配置好PLL周边配置电路，主要是隔离和滤波；

2、20MHz以下的晶体晶振基本上都是基频的器件，稳定度好，20MHz以上的大多是谐波的（如3次谐波、5次谐波等等），稳定度差，因此强烈建议使用低频的器件，毕竟倍频用的PLL电路需要的周边配置主要是电容、电阻、电感，其稳定度和价格方面远远好于晶体晶振器件；

3、时钟信号走线长度尽可能短，线宽尽可能大，与其它印制线间距尽可能大，紧靠器件布局布线，必要时可以走内层，以及用地线包围；

4、通过背板从外部引入时钟信号时有特殊的设计要求，需要详细参考相关的资料。

此外还要做一些说明：

总体来说晶振的稳定度等方面好于晶体，尤其是精密测量等领域，绝大多数用的都是高档的晶振，这样就可以把各种补偿技术集成在一起，减少了设计的复杂性。试想，如果采用晶体，然后自己设计波形整形、抗干扰、温度补偿，那样的话设计的复杂性将是什么样的呢？我们这里设计射频电路等对时钟要求高的场合，就是采用高精度温补晶振的，工业级的要好几百元一个。

特殊领域的应用如果找不到合适的晶振，也就是说设计的复杂性超出了市场上成品晶振水平，就必须自己设计了，这种情况下就要选用晶体了，不过这些晶体肯定不是市场上的普通晶体，而是特殊的高端晶体，如红宝石晶体等等。

更高要求的领域情况更特殊，我们这里在高精度测试时采用的时钟甚至是原子钟、铷钟等设备提供的，通过专用的射频接插件连接，是个大型设备，相当笨重。

晶振：即所谓石英晶体谐振器和石英晶体时钟振荡器的统称。不过由于在消费类电子产品中，谐振器用的更多，所以一般的概念中把晶振就等同于谐振器理解了。后者就是通常所指钟振。

2、分类。首先说一下谐振器。

谐振器一般分为插件（Dip）和贴片（SMD）。插件中又分为HC-49U、HC-49U/S、音叉型（圆柱）。HC-49U一般称49U，有些采购俗称“高型”，而HC-49U/S一般称49S，俗称“矮型”。音叉型按照体积分可分为3*8，2*6，1*5，1*4等等。贴片型是按大小和脚位来分类。例如7*5（0705）、6*3.5（0603），5*3.2（5032）等等。脚位有4pin和2pin之分。

而振荡器也是可以分为插件和贴片。插件的可以按大小和脚位来分。例如所谓全尺寸的，又称长方形或者14pin，半尺寸的又称为正方形或者8pin。不过要注意的是，这里的14pin和8pin都是指振荡器内部核心IC的脚位数，振荡器本身是4pin。而从不同的应用层面来分，又可分为OSC(普通钟振)，TCXO（温度补偿），VCXO（压控），OCXO（恒温）等等。

3、基本术语。

我想这也是很多采购同学比较模糊的地方。这里我选了一些常用的谐振器术语拿来做一下解释。

FrequencyTolerance（调整频差）：在规定条件下，在基准温度（25±2℃）与标称频率允许的偏差。一般用PPm（百万分之）表示。

FrequencyStability(温度频差)：指在规定的工作温度范围内，与标称频率允许的偏差。用PPm表示。

Aging（年老化率）：在规定条件下，晶体工作频率随时间而允许的相对变化。以年为时间单位衡量时称为年老化率。

ShuntCapacitance（静电容）：等效电路中与串联臂并接的电容，也叫并电容，通常用C0表示。

LoadCapacitance（负载电容）：与晶体一起决定负载谐振频率fL的有效外界电容，通常用CL表示。

一般最关注的参数有2个，即调整频差，负载电容。有一部分对温度频差有要求。如果工作温度范围比较广，则会对工作温度范围有所要求，即所谓宽温。

4、选用。

主要讲讲谐振器。理论上来说，只要参数确定，选任何一种型号都是可以正常使用的。例如49U和49S替换，49S和圆柱以及和贴片替换，都是没有问题的。但在实际选择中会根据电路特点，成本以及便利性来考量和选择。一般来说，简单的应用中主要都是从成本在考虑。但是有些产品或者电路会对晶振的等效电阻，激励功率等等提出要求，所以就会在不同的型号中加以选择。另外，贴片则主要是为了适应产品日益小型化和提高生产效率的要求。听到有些采购朋友说，只能选49S而不能用49U或者反之，这是一个小误区。呵呵。

而钟振的选择则主要决定产品电路的特性的要求，一般来说钟振在精密性以及需要达到相关应用的要求会更好。例如手机，通信机站，卫星等等。

科普：晶振和晶体的区别

晶振和晶体基本介绍

晶振是有源晶振的简称，又叫振荡器。英文名称是oscillator。晶体则是无源晶振的简称，也叫谐振器。英文名称是crystal。 但由于不正确的普及知识，又或者是明明知道的定义，却由于习惯的叫法。使得晶振这个名词成为了所有晶体振荡器和晶体谐振器的统称，虽然这两者只有一字之差，但在电路组成以及线路板焊接技术上有着非常巨大的差异。

晶振和晶体工作原理区别

无源晶振结构图

无源晶体工作原理：

早期晶体在我国称晶体谐振器。是无源的两个脚的，没有方向，需要IC或其它外部晶体振荡器输入，才产生频率，是无方向的。晶体还需要反向器,负载电容才可组成振荡器.石英晶体元件由石英晶体片和外壳组成一种无源压电元件，由此可见正常石英晶体元件(两脚)，是无方向性的，但当一个引出端(引脚)与外壳相连导通时就有可能有方向性了。

有源晶振结构图

有源晶振工作原理：

晶振一般有四个脚，是有方向的，有电源、地和时钟输出引脚，内部有晶体和振荡电路，不需要输入输入信号源，直接可产生频率。出厂时频率已校准。

晶振特点： 应用方便、频率稳定、电磁辐射少。但价格比晶体贵些。石英晶体振荡器简称晶振，一般是由石英晶体元件、IC和阻容及外壳组成有源功能组件，加电即可输出稳定频率信号。对晶振一般为4脚(引出端)，都有方向性，样本或说明书中有标注。

在了解晶振与晶体的根本区别前，先对其应用原理进行分析。通俗点来理解，晶体属于无源体，其内部是包括石英晶体的，一般对于线路的振荡器的制作来说，是需要通过晶体来提取石英晶体的，为此晶振与晶体有什么区别吗？其实这两者是等同的，在进行分析的时候，是能够找到一个肯定的答案，比如石英晶体也归属于晶体的一大类，但是它具备的一些特征也是独一无二的，与普通的晶体也有本质性的区别。石英晶体类似于电极片对于石英晶体来说，它就好比是一个振荡器，我们在应用的实施，它的内部组成是由晶体加上震荡、放大等线路。然后一起固定在一个金属壳中，所以对于这个振荡器来说，在应用的时候是能够发挥到谐振回路的作用，不过对于晶体来说，其自身是存在振荡电路特性的，那么在供电的时候，自然是存在信号输出现象了。

晶振与晶体根本区别在于内部有无有源

1.晶振是有源的

对于晶振来说，由于其内部是有源的，那么在集成电路的组成上，自然是会出现谐振电路，不过其前提条件是需要供电才能够震动，一般来说，可以通过几个贴片进行实验。

有源晶振通常的用法：

一脚悬空，二脚接地，三脚接输出，四脚接电压。相对于无源晶体，有源晶振的缺陷是其信号电平是固定的，需要选择好合适输出电平，灵活性较差，而且价格高。对于时序要求敏感的应用，相对比无源晶体还是有源晶振好，因为可以选用比较精密的晶振，甚至是高档的温度补偿晶振。有些DSP内部没有起振电路，只能使用有源晶振。

2.晶体是无源的

无源晶体： 无源晶体需要用DSP片内的振荡器，在datasheet上有建议的连接方法。无源晶体没有电压的问题，信号电平是可变的，也就是说是根据起振电路来决定的，同样的晶体可以适用于多种电压，可用于多种不同时钟信号电压要求的DSP，而且价格通常也较低，因此对于一般的应用如果条件许可建议用晶体，这尤其适合于产品线丰富批量大的生产者。

无源晶振通常的用法：

无源晶体相对于晶振而言其缺陷是信号质量较差，通常需要精确匹配外围电路（用于信号匹配的电容、电感、电阻等），更换不同频率的晶体时周边配置电路需要做相应的调整。建议采用精度较高的石英晶体，尽可能不要采用精度低的陶瓷晶体。

无源晶体相对于晶振而言其缺陷是信号质量较差，通常需要精确匹配外围电路(用于信号匹配的电容、电感、电阻等)，更换不同频率的晶体时周边配置电路需要做相应的调整。建议采用精度较高的石英晶体，尽可能不要采用精度低的陶瓷晶体。

对于这样的无源晶体来说，一般是无法进行独立震动的，为此若要发挥振荡器的作用，那么一定要增设一个谐振电路，也就是所谓的集成电路，那么才能够发挥相印的功能。也可以简单地认为，晶振与晶体有什么区别吗？对于晶振而言，其是能够独立运作的，但是晶体并非如此，所以从实质上来看，是无法混淆在一起的。而且从专业的角度进行分类的话，生产商在这方面可以将晶振认定为钟振，而晶体就是所谓的无源晶振。

晶振与晶体的区别可以根据上面的基本介绍大家应该清楚具体的答案了吧，在设备运行的过程中，振荡器的配置是非常重要的，我们需要根据不同的适应范围进行选择，这样才可以更好地展现出晶振的品质，同时对于晶振的密封性与稳定性来说，各个参数都要达标，以此才能够规避故障，确保运行的精确度提高。

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