晶振的分类

石英晶体振荡器是高精度和高稳定度的振荡器，被广泛应用于彩电、计算机、遥控器等各类振荡电路中，以及通信系统中用于频率发生器、为数据处理设备产生时钟信号和为特定系统提供基准信号 。

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，它的基本构成大致是：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。

若在石英晶体的两个电极上加一电场，晶片就会产生机械变形。反之，若在晶片的两侧施加机械压力，则在晶片相应的方向上将产生电场，这种物理现象称为压电效应。如果在晶片的两极上加交变电压，晶片就会产生机械振动，同时晶片的机械振动又会产生交变电场。在一般情况下，晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅非常微小，但当外加交变电压的频率为某一特定值时，振幅明显加大，比其他频率下的振幅大得多，这种现象称为压电谐振，它与LC回路的谐振现象十分相似。它的谐振频率与晶片的切割方式、几何形状、尺寸等有关。

晶振很多人并不是很了解，晶振在电路中有心脏之称，通过与其他元器件配合产生脉冲信号，下达指令实现工作。晶振使用广泛主要用于汽车电子、智能家居、数码电子、安防设备、通讯设备等不同领域。

晶振类型很多，根据不同性能可以分为有源晶振和无源晶振、有源晶振分温补晶振、压控晶体振荡器、压控温补晶体振荡器。无源晶振分两种材质石英晶振和陶瓷晶振。

根据不同领域设备需求不同，很多厂家选择使用台湾进口晶振以及日本进口晶振品牌。台系晶振品牌：亚陶晶振、鸿星晶振、TXC晶振、加高晶振等等，日系晶振品牌：KDS大真空晶体、精工爱普生晶振、西铁城晶振、京瓷晶振、NDK晶振等等。

石英晶振分为贴片和插件两种，插件石英晶体最常见的是圆柱晶振以及椭圆形晶体。贴片晶振封装尺寸较多，主要有7.0x5.0mm、5.0x3.2mm、3.2x2.5mm、2.0x1.6mm、1.6x1.2mm，贴片晶振封装尺寸不同在不同领域使用所展现的性能也不同。

选用晶振最关键的参数在于6点，晶振的封装尺寸、晶振的频率（有些频率较偏使用较少）、晶振的精度偏差、晶振的负载电容、晶振的温度使用范围要求、以及有源晶振的电源电压要求。根据客户在不同环境中所使用到的产品不同选择不同参数。

按制作材料分类：可分为石英晶振和陶瓷晶振。

按应用特性分类：可分为串联谐振型晶振和并联谐振型晶振。

按负载电容特性分类：可分为低负载电容型晶振和高负载电容型晶振。

按晶振的功能和实现技术分类：可以将晶振分为温度补偿晶体振荡器（TCXO）、压控晶体振荡器（VCXO）、普通晶体振荡器（SPXO）、恒温晶体振荡器（OCXO）。

按封装形式分类：可分为玻璃真空密封型晶振、金属壳封装型晶振、陶瓷封装型及塑料壳封装型晶振。

按外形分类：可分为长方形晶振、圆柱形晶振、椭圆形晶振。

按谐振频率精度分类：可分为高精度型晶振、中精度型晶振及普通型晶振。

晶振的分类

根据晶振的功能和实现技术的不同，可以将晶振分为以下四类：

1）恒温晶体振荡器（以下简称OCXO）

这类型晶振对温度稳定性的解决方案采用了恒温槽技术，将晶体置于恒温槽内，通过设置恒温工作点，使槽体保持恒温状态，在一定范围内不受外界温度影响，达到稳定输出频率的效果。这类晶振主要用于各种类型的通信设备，包括交换机、SDH传输设备、移动通信直放机、GPS接收机、电台、数字电视及军工设备等领域。根据用户需要，该类型晶振可以带压控引脚。OCXO的工作原理如下图3所示：

OCXO的主要优点是，由于采用了恒温槽技术，频率温度特性在所有类型晶振中是最好的，由于电路设计精密，其短稳和相位噪声都较好。主要缺点是功耗大、体积大，需要5分钟左右的加热时间才能正常工作等。

2）温度补偿晶体振荡器（以下简称TCXO）。

其对温度稳定性的解决方案采用了一些温度补偿手段，主要原理是通过感应环境温度，将温度信息做适当变换后控制晶振的输出频率，达到稳定输出频率的效果。传统的TCXO是采用模拟器件进行补偿，随着补偿技术的发展，很多数字化补偿大TCXO开始出现，这种数字化补偿的TCXO又叫DTCXO，用单片机进行补偿时我们称之为MCXO，由于采用了数字化技术，这一类型的晶振再温度特性上达到了很高的精度，并且能够适应更宽的工作温度范围，主要应用于军工领域和使用环境恶劣的场合。在广大研发人员的共同努力下，我公司自主开发出了高精度的MCXO，其设计原理和在世界范围都是领先的，配以高度自动化的生产测试系统，其月产可以达到5000只，其设计原理如图4。

3）普通晶体振荡器（SPXO）。

这是一种简单的晶体振荡器，通常称为钟振，其工作原理为图3中去除“压控”、“温度补偿”和“AGC”部分，完全是由晶体的自由振荡完成。这类晶振主要应用于稳定度要求不高的场合。

4）压控晶体振荡器（VCXO）。

这是根据晶振是否带压控功能来分类，带压控输入引脚的一类晶振叫VCXO，以上三种类型的晶振都可以带压控端口。

介绍五种晶振类型的特点和封装

贴片晶振是一种高精度和高稳定度的振荡器，被广泛应用于智能安防、智能家居、智能消费电子产品、智能医疗等各类振荡电路中，以及通信系统中用于频率发生器、为数据处理设备产生时钟信号和为特定系统提供基准信号。算得上是振荡电路中一颗跳动的“心脏”，而在不同的电路中需要使用不同类型的晶振，下文就有介绍到不同的类型晶振，都有不一样的作用。

晶振类型划分

晶振按封装或安装方式可以划分为直插(DIP)和贴片(SMD)，SMD晶振具有尺寸小、易贴装等特点，主要用于空间相对较小的电子产品中，比如DIP应用于钟表、平板电脑、微型计算机等。SMD应用于智能手机、无线蓝牙、平板电脑等数码产品。而本文是以不同类型的晶振功能，来讲解这五大类型晶振的特点和其封装特点。

晶振封装材质

金属晶振封装： 的基座在陶瓷材料上有一个KOVAR材料的金属环，以钨及金镀焊在基座上源。金属上盖是表面镀铬的KOVAR材料。

陶瓷晶振封装： 就是指用陶瓷外壳封装的晶振，跟石英晶振比起来陶瓷晶振精度要差一些，但成本也比较低，主要用在对频率精度要求不高的电子产品中。

直插DIP晶振材质

直插DIP晶振的DIP指的是器件的直插封装，是一种集成电路的封装方式，其特点是具有针式金属引脚（Pin）。最常见DIP直插晶振为49S晶振，一般引脚数量为两个，即2-Pin。而具备3个引线的49S晶振（3-Pin），中间脚则为接地引脚（GND）。

普通晶振-星光鸿创

1.普通晶振（OCXO）

普通晶振是一种没有温度控制和温度补偿装置的，频率温度特性基本上由所用石英晶体确定的振荡器。一般指的是在常温25℃条件下输出频率精度为±10ppm、±20ppm、或 ±30ppm，工作温度为-20℃~+70℃条件下频率精度为±30ppm的晶振。在封装尺寸方面，常见为圆柱2*6和圆柱3*8直插DIP晶振，49SMD、SMD3225、SMD2016贴片晶振等。此类晶片主要为国产，稳定性不错，大批量生产，成本较低，交货速度快，一般应用于对成本比较敏感且对稳定性要求不太高的玩具、小家电、消费类电子产品上这类晶振被广泛应用在消费类电子产品上，如：游戏机、智能手表、智能手环、耳机、蓝牙音响等。

普通晶振性能特点： 工作频率范围通常为1KHz～250 MHz;频率稳定度为10-4～10-5；可直接反映所用石英晶体的性能；一般用于本振源或中间信号。

普通晶振封装特点： 贴片晶振和直插DIP晶振两种封装。

温补晶振-星光鸿创

2.温补晶振（TCXO）

温度补偿晶体振荡器，简称为温补晶振。温补晶振属于有源晶振，它是在普通晶振的基础上，加了一个温度补偿网络，从信号特征上还可分为模拟温补晶振和数字温补晶振两种，也可从补偿方式分为：直接温度补偿晶体振荡器和间接温度补偿晶体振荡器。温补晶振还是一种带有补偿系统的减小温度引起的频率变化的石英晶体振荡器。（补偿的方法：电抗法、数字法）

温补晶振性能特点： 频率范围：1～40 MHz;频率稳定度：5×10-6～5×10-7；用热敏补偿网络来提高石英晶体的温度特性指标，可满足较宽温度范围的需要。

温补晶振封装特点： 贴片晶振和直插DIP晶振两种封装。

恒温晶振-星光鸿创

3.恒温晶振（OCXO）

恒温晶振是利用恒温槽使晶体振荡器中石英晶体谐振器的温度保持恒定，将由周围温度变化引起的振荡器输出频率变化量削减到最小的晶体振荡器。OCXO是由恒温槽控制电路和振荡器电路构成的。通常人们是利用热敏电阻“电桥"构成的差动串联放大器，来实现温度控制。其就是利用热力学原理，把石英晶体或全部振荡电路放置于恒温器内来改善频率温度特性的晶体振荡器（有一般精密和高精密晶振之分）。低作用，快速启动，低电压工作，低电平驱动和低电流消耗已成为温补晶振性能发展的趋势。

恒温晶振性能特点： 频率范围：1～250MHz（中精度），2.5，5，10 MHz（高精度）；频率稳定度：10-7～10-8（中精度），10-9～10-11（高精度）；小型化、薄片化和片式化等优势。加载在恒温槽内，能使石英晶体配调于零温度系数点上，不受外界温度的影响，使振荡器满足特性指标，是一种高精度频率基准，本质上是一个小型电子系统。恒温晶振性价比更高，用途也更加广泛。随着5G应用普及，OCXO的需求快速上升，一个5G小基站至少需要一个OCXO，而宏基站可能需要超过十个OCXO。

恒温晶振封装特点： 恒温晶振封装的封装由传统的裸金属外壳覆塑料金属向陶瓷封装转变。

4.压控晶振（VCXO）

压控晶振主要由石英谐振器、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“拉动”石英谐振器的频率，达到调频的目的。压控晶振是一种用控制电压使频率按一定规律偏移或调制的石英晶体振荡器，也是一种有源器件。通过电压控制(VC)，压控晶振频率输出可以在称为牵引范围的特定范围内微调。VCXO通常用于网络基站，光纤，服务器，网络通信，信号接收器、电信、宽带、视频和仪器仪表的时钟同步。

压控晶振性能特点： 频率可随外加调制电压而改变；频率范围：1～250MHz；频率稳定度：普通晶振压控为≤（1～2）×10-3fo/n2,高稳晶振可微调10-7。频率微调或锁相同步。

压控晶振封装特点： 金属外壳封装。

5.时钟晶振（Clock Oscilator）

时钟晶振是一种用逻辑门电路做成的晶体振荡器（钟振）晶振频率32.768KHz的作用是专门用于实现时钟显示功能，因此，各种封装尺寸的晶振32.768KHz被非常广泛地应用于绝大多数电子产品中，如：智能手表、鼠标、GPS、安防监控、计量仪表、汽车电子、工业控制系统等。

时钟晶振性能特点： 采用逻辑门电路作为有源器件，可产生方波推动数字电路;频率范围：10KHz～60MHz;频率稳定度：10-4～10-5；可作时钟控制产生cp脉冲。其特点优势是高精度、高稳定性、高性能、低年老化率，具备优良的耐热性，可达工业级温度。

时钟晶振封装特点： 贴片晶振和直插DIP晶振两种封装。

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