无源晶振工作原理是什么？主要参数：频率、工作温度

无源晶振就是一个晶体，必须要结合外围电路构成一个振荡器才能输出特定频率的信号，而这个振荡器是需要提供电源的。像MCU可以用无源晶振是因为其内部集成有构成振荡器的电路，晶体不好集成就只好外加。

无源晶振内部结构：

1、无源晶振的底部，黄色部位是晶振的焊盘，根据焊盘的数量一般分为两种：两个或四个。

2、无源晶振的基本结构分4部分：上盖、导电胶、石英晶片、基座。

无源晶振（晶体谐振器）工作原理：

在石英水晶片的两边镀上电极，通过在两电极上加一定的电压，因为石英有压电效应，电压形成了，自然就会产生形变，从而给IC提供一个正弦波形。通过IC的内部整形和PLL电路后产生方波，然后输入给下级电路。有源晶振就是把频率部分和驱动PLL电路集成在IC外部，自成一体，直接输出方波供下级电路使用。

无源晶振主要参数有：

频率温度特性、频率范围、频率稳定度、频率老化率、输出波形、标称频率、温度频差、调整频差、基准温度、工作温度、温度稳定性、负载电容、激励电平。

频率温度特性

在线路设计及晶振选型时，良好的频率与温度特性就是工程师主要的选择考虑之一。根据使用环境的不同，还可基于温度参数把石英晶体振荡器分为不同等级，例如民、企、工、航天等级别，温度范围在-40℃~+150℃。所以无源晶振(石英晶体谐振器)石英晶体谐振器是具有其频率随温度变化而变化的特性。频率温度特性的好坏一般用温度频差的大小表示。

频率范围

频率是石英晶振在电路上产生的，在频率范围内选择晶体输出频率的标称值。

频率稳定度

任何晶振，在工作期间，频率不稳定是绝对的，只是程度不同而已。晶振的输出频率随时间变化。影响频率不稳定的因素：老化、飘移和短稳等。在恒定的环境条件下，测量振荡器频率时，振荡器频率和时间之间的关系，即其频率偏移的速率。这种长期频率漂移是由晶体元件和振荡器电路元件的自身参数缓慢变化造成的。可用规定时限后的最大变化率或规定的时限内最大的总频率变化来表示。晶体老化是因为在生产晶体的时候存在应力、污染物、残留、结构工艺缺陷等问题。

输出波形

无源晶振输出波形一般为正弦波。

标称频率

指石英晶体谐振器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。

温度频差

在规定条件下，某温度范围内的工作频率相对于基准温度（25℃）时工作频率的最大偏离值。

调整频差

在规定条件下，基准温度（25℃）时的工作频率相对于标称频率的最大偏离值。

频率总频差

在规定条件下，工作温度范围内的工作频率相对于标称频率的最大偏离值。

基准温度

测量石英晶体谐振器参数时指定的环境温度。恒温晶体谐振器一般为工作温度范围的中心点：非恒温石英晶体谐振器为 25±3° C。

工作温度

能够保证振荡器输出频率及其它各种特性能满足指标要求的温度范围（如-40℃~+85℃）。

温度稳定性

此参数实际上是表征了晶振的频率温度特性，在规定条件下，某温度范围内的工作频率相对于基准温度（25℃）时的工作频率的最大偏值。

负载电容

负载电容和谐振器共同决定振荡器的工作频率精度，从石英谐振器插脚两端向振荡电路方向看进出的全部有效电容为该振荡器加给石英晶体谐振器的负载电容。

激励电平

输入激励功率的大小直接影响着晶振本身的性能，所以电路设计者一定要严格按照要求，在晶振规定的激励功率内，输入其所需功率，以便充分保障晶振的正常工作。

如何区分有源晶振和无源晶振

晶体振荡器是许多电子设备的重要组成部分，它们将设备的电气信号转换为精确的时间和频率。在实际应用中，我们经常会遇到有源晶振和无源晶振两种类型。虽然它们在外观上可能相似，但它们的工作方式和用途却大不相同。本文将详细介绍如何区分有源晶振和无源晶振，帮助您在实际工作中选择适合的产品。

1.定义

有源晶振（Active Crystal Oscillator）

有源晶振是一种自身带有电压调节和放大功能的晶体振荡器。它需要外部电源为其提供工作电压，并将电能转化为机械能，产生精确的周期性振动。因此，有源晶振通常需要外接电容和电阻来满足其工作条件。

无源晶振（Passive Crystal Oscillator）

无源晶振是一种不带有电压调节和放大功能的晶体振荡器。它的输出波形由外部电路（如R-C网络或LC电路）产生。因此，无源晶振只需外接电容即可工作，不需要额外的电阻。

2.外观差异

有源晶振和无源晶振在外观上可能非常相似，但仔细观察，您可能会发现以下差异：

标记：有源晶振上通常会标记着“VCXO”或“TTL”，表示其电压可调整型（Voltage Controlled Oscillator）或晶体振荡器类型（Transistor-Transistor Logic）。而无源晶振则可能只标记着“石英”或其他晶体名称，没有电压相关的标志。

型号：一些有源晶振和无源晶振在型号上也会有所不同。例如，日本的EPSON公司生产的晶体振荡器型号通常以“CX”结尾，表示它们是有源晶振；而美国的SITIME公司生产的晶体振荡器型号则以前缀“SPX”或“PX”表示它们是无源晶振。

3.电气特性差异

要确定一个晶体振荡器是有源还是无源，您可以使用示波器或频率计测量其输出波形。以下是一些关键指标：

输入阻抗：有源晶振的输入阻抗通常较高，可能需要在电源和负载之间连接一个匹配电阻；而无源晶振的输入阻抗较低，通常可以不需要匹配电阻。

输出电平：有源晶振的输出电平通常与电源电压成正比，因此需要外接电容来实现稳定输出；而无源晶振的输出电平基本不受电源电压影响，只需要外接电容即可。

4.应用差异

有源晶振和无源晶振在实际应用中有以下区别：

应用领域： 由于有源晶振需要外部电源和元件来实现振荡，因此它们通常用于需要精确时间和高稳定性的应用，如通信系统、计算机主板等。而无源晶振则更适用于简单的计时应用和低精度要求的场景，如家用电器、遥控器等。

电路设计： 有源晶振需要额外的元件来实现振荡，因此在电路设计上相对复杂；而无源晶振则简化了电路设计，只需外接电容即可。

5.选择建议

在选择有源晶振和无源晶振时，请根据您的具体需求进行考虑：

如果需要一个精确、稳定的时钟信号，并且对时间和频率精度要求较高，那么有源晶振可能是更好的选择。

如果需要一个简单、低成本的时钟信号，并且对时间和频率精度要求不高，那么无源晶振可能更适合您的需求。

总之，了解有源晶振和无源晶振的区别并正确选择适合您的产品，对于确保您的电子设备正常工作至关重要。希望本文能为您提供有益的参考信息，帮助您在实际工作中做出明智的决策。

相关问答

晶振有源和无源的区别在哪里

[最佳回答]无源晶振就是自身需借助时钟电路才能谐振起来,被称为石英晶体谐振器,有源晶振就是石英晶体振荡器,是一个完整的振荡器,不需要依赖时钟电路也能产生...

无源晶振怎么用?

通过IC的内部整形和PLL电路后产生方波,然后输入给下级电路。无源晶振就是一个晶体,必须要结合外围电路构成一个振荡器才能输出特定频率的信号,而这个振荡器是...

无源晶振有方向吗?

没有方向的。无源晶振是无极性器件,没有方向,无源晶振在四脚的情况下,只有两个脚是功能脚,另外两脚悬空,用于接GND;对于有源晶振而言,一般情况下有源晶振...

无源晶振好坏的判断?

无源晶振的好坏需要根据其准确度、稳定性、温度变化对频率的影响以及寿命等因素进行考量。一般来说,好的无源晶振在准确度方面有高要求,具有很好的频率稳定性,...

晶振如何测量

[最佳回答]问题一:怎么测量一个晶振的好坏?一个小技巧:没有示波器情况下如何测量晶振是否起振。可以用万用表测量晶振两个引脚电压是否是芯片工作电压的一半...

51单片机的晶振是有源还是无源?

通常使用无源晶振,当然也可以使用有源晶振,只不过二者的接法不一样。使用无源晶振时,晶振要跨接在单片机的XTALI和XTALO之间,晶振的两个引脚还要各通过一只1...

无源4脚贴片晶振，引脚怎么定义的?

对于贴片无源晶振而言,有四脚贴片晶振和两脚贴片晶振之分;例如相同体积3225无源贴片晶振有四脚和两脚,但是他们的属性都是无源的。有源晶振一般4个脚,一个...

无源晶振的电容值什么意思?

晶振旁边接的是负载电容,可以帮助起振、微调频率,使晶振工作在其标称频率附近。晶振的负载电容值CL=C+CS,CL为规格书中晶振的负载电容值,C为电路中外接的电容...

无源晶振是怎么工作的?-198****7116的回答-懂得

通过IC的内部整形和PLL电路后产生方波,然后输入给下级电路。无源晶振就是一个晶体,必须要结合外围电路构成一个振荡器才能输出特定频率的信号,而这...

RE实验用无源晶振好还是有源晶振好?

实验中使用无源晶振较为常见和合适。无源晶振是指晶振器本身不需要外部电源供电,它利用石英晶体的机械谐振特性自行产生振荡信号。相比之下,有源晶振需要外部...