英文名称：Crystal 无源晶体 Oscillator 有源晶体 基本原理： 石英晶片之所以能当为振荡器使用，是基于它的压电效应：在晶片的两个极上加一电场， 会使晶体产生机械变形；在石英晶片上加上交变电压，晶体就会产生机械振动，同时机械变 形振动又会产生交变电场，虽然这种交变电场的电压极其微弱，但其振动频率是十分稳定的。

当外加交变电压的频率与晶片的固有频率(由晶片的尺寸和形状决定)相等时，机械振动的幅 度将急剧增加，这种现象称为“压电谐振”。

压电谐振状态的建立和维持都必须借助于振荡器电路才能实现。

图1 是一个串联型振荡 器，晶体管T1 和T2 构成的两级放大器，石英晶体XT 与电容C2 构成LC 电路。

在这个电 路中，石英晶体相当于一个电感，C2 为可变电容器，调节其容量即可使电路进入谐振状态。

该振荡器供电电压为5V，输出波形为方波。

图1 串联振荡器 简单比较： 无源晶振内只有一片按一定轴向切割的石英晶体薄片,供接入运放(或微处理器的XTAL 端)以形成振荡.有源晶振内带运放,工作在最佳状态,送入电源后,可直接输出一定频率的等幅 正弦波,一般至少有4 引脚,体积稍大. - 2 - 详细区别： 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。

- 3 - 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。

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。

Frequency Tolerance（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。

Frequency Stability(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。

Shunt Capacitance（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。

Load Capacitance（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。

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。

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。