晶體晶振區別、應用範圍及用法

2021-01-19 電子工程專輯

無源晶體與有源晶振的區別、應用範圍及用法:

1、無源晶體——無源晶體需要用DSP片內的振蕩器,在datasheet上有建議的連接方法。無源晶體沒有電壓的問題,信號電平是可變的,也就是說是根據起振電路來決定的,同樣的晶體可以適用於多種電壓,可用於多種不同時鐘信號電壓要求的DSP,而且價格通常也較低,因此對於一般的應用如果條件許可建議用晶體,這尤其適合於產品線豐富批量大的生產者。無源晶體相對於晶振而言其缺陷是信號質量較差,通常需要精確匹配外圍電路(用於信號匹配的電容、電感、電阻等),更換不同頻率的晶體時周邊配置電路需要做相應的調整。建議採用精度較高的石英晶體,儘可能不要採用精度低的陶瓷警惕。

2、有源晶振——有源晶振不需要DSP的內部振蕩器,信號質量好,比較穩定,而且連接方式相對簡單(主要是做好電源濾波,通常使用一個電容和電感構成的PI型濾波網絡,輸出端用一個小阻值的電阻過濾信號即可),不需要複雜的配置電路。有源晶振通常的用法:一腳懸空,二腳接地,三腳接輸出,四腳接電壓。相對於無源晶體,有源晶振的缺陷是其信號電平是固定的,需要選擇好合適輸出電平,靈活性較差,而且價格高。對於時序要求敏感的應用,個人認為還是有源的晶振好,因為可以選用比較精密的晶振,甚至是高檔的溫度補償晶振。有些DSP內部沒有起振電路,只能使用有源的晶振,如TI的6000系列等。有源晶振相比於無源晶體通常體積較大,但現在許多有源晶振是表貼的,體積和晶體相當,有的甚至比許多晶體還要小。

幾點注意事項:

1、需要倍頻的DSP需要配置好PLL周邊配置電路,主要是隔離和濾波;
2、20MHz以下的晶體晶振基本上都是基頻的器件,穩定度好,20MHz以上的大多是諧波的(如3次諧波、5次諧波等等),穩定度差,因此強烈建議使用低頻的器件,畢竟倍頻用的PLL電路需要的周邊配置主要是電容、電阻、電感,其穩定度和價格方面遠遠好於晶體晶振器件;
3、時鐘信號走線長度儘可能短,線寬儘可能大,與其它印製線間距儘可能大,緊靠器件布局布線,必要時可以走內層,以及用地線包圍;
4、通過背板從外部引入時鐘信號時有特殊的設計要求,需要詳細參考相關的資料。

此外還要做一些說明:

總體來說晶振的穩定度等方面好於晶體,尤其是精密測量等領域,絕大多數用的都是高檔的晶振,這樣就可以把各種補償技術集成在一起,減少了設計的複雜性。試想,如果採用晶體,然後自己設計波形整形、抗幹擾、溫度補償,那樣的話設計的複雜性將是什麼樣的呢?我們這裡設計射頻電路等對時鐘要求高的場合,就是採用高精度溫補晶振的,工業級的要好幾百元一個。

特殊領域的應用如果找不到合適的晶振,也就是說設計的複雜性超出了市場上成品晶振水平,就必須自己設計了,這種情況下就要選用晶體了,不過這些晶體肯定不是市場上的普通晶體,而是特殊的高端晶體,如紅寶石晶體等等。

更高要求的領域情況更特殊,我們這裡在高精度測試時採用的時鐘甚至是原子鐘、銣鍾等設備提供的,通過專用的射頻接插件連接,是個大型設備,相當笨重。
晶振:即所謂石英晶體諧振器和石英晶體時鐘振蕩器的統稱。不過由於在消費類電子產品中,諧振器用的更多,所以一般的概念中把晶振就等同於諧振器理解了。後者就是通常所指鍾振。

2、分類。首先說一下諧振器。

諧振器一般分為插件(Dip)和貼片(SMD)。插件中又分為HC-49U、HC-49U/S、音叉型(圓柱)。HC-49U一般稱49U,有些採購俗稱「高型」,而HC-49U/S一般稱49S,俗稱「矮型」。音叉型按照體積分可分為3*8,2*6,1*5,1*4等等。貼片型是按大小和腳位來分類。例如7*5(0705)、6*3.5(0603),5*3.2(5032)等等。腳位有4pin和2pin之分。

而振蕩器也是可以分為插件和貼片。插件的可以按大小和腳位來分。例如所謂全尺寸的,又稱長方形或者14pin,半尺寸的又稱為正方形或者8pin。不過要注意的是,這裡的14pin和8pin都是指振蕩器內部核心IC的腳位數,振蕩器本身是4pin。而從不同的應用層面來分,又可分為OSC(普通鍾振),TCXO(溫度補償),VCXO(壓控),OCXO(恆溫)等等。

3、基本術語。我想這也是很多採購同學比較模糊的地方。這裡我選了一些常用的諧振器術語拿來做一下解釋。

FrequencyTolerance(調整頻差):在規定條件下,在基準溫度(25±2℃)與標稱頻率允許的偏差。一般用PPm(百萬分之)表示。
FrequencyStability(溫度頻差):指在規定的工作溫度範圍內,與標稱頻率允許的偏差。用PPm表示。
Aging(年老化率):在規定條件下,晶體工作頻率隨時間而允許的相對變化。以年為時間單位衡量時稱為年老化率。
ShuntCapacitance(靜電容):等效電路中與串聯臂並接的電容,也叫並電容,通常用C0表示。
LoadCapacitance(負載電容):與晶體一起決定負載諧振頻率fL的有效外界電容,通常用CL表示。
一般最關注的參數有2個,即調整頻差,負載電容。有一部分對溫度頻差有要求。如果工作溫度範圍比較廣,則會對工作溫度範圍有所要求,即所謂寬溫。

4、選用。
主要講講諧振器。理論上來說,只要參數確定,選任何一種型號都是可以正常使用的。例如49U和49S替換,49S和圓柱以及和貼片替換,都是沒有問題的。但在實際選擇中會根據電路特點,成本以及便利性來考量和選擇。一般來說,簡單的應用中主要都是從成本在考慮。但是有些產品或者電路會對晶振的等效電阻,激勵功率等等提出要求,所以就會在不同的型號中加以選擇。另外,貼片則主要是為了適應產品日益小型化和提高生產效率的要求。聽到有些採購朋友說,只能選49S而不能用49U或者反之,這是一個小誤區。呵呵。

而鍾振的選擇則主要決定產品電路的特性的要求,一般來說鍾振在精密性以及需要達到相關應用的要求會更好。例如手機,通信機站,衛星等等。

【分享】如果您覺得本文有用,請點擊右上角「…」擴散到朋友圈!

關注電子工程專輯請搜微信號:「eet-china」或點擊本文標題下方「電子工程專輯」字樣,進入官方微信「關注」。


相關焦點

  • 晶振與晶體的區別與參數介紹
    文章為大家詳細介紹了晶振與晶體的參數。  1.晶振與晶體的區別  1) 晶振是有源晶振的簡稱,又叫振蕩器。英文名稱是oscillator。晶體則是無源晶振的簡稱,也叫諧振器。英文名稱是crystal。
  • 恆溫晶振與溫補晶振的區別
    打開APP 恆溫晶振與溫補晶振的區別 發表於 2017-11-03 16:25:48   恆溫晶振與溫補晶振都屬於晶體振蕩器,都是有源晶振,所以組成的震蕩電路都需要電源加入才能工作。
  • 陶瓷晶振和石英晶振區別介紹
    打開APP 陶瓷晶振和石英晶振區別介紹 發表於 2019-09-14 09:09:00   石英晶振概述   石英晶振就是用石英材料做成的石英晶體諧振器,俗稱晶振。
  • 石英晶振應用原則+方法,陶瓷晶振與金屬晶振區別
    晶振在生活中無處不在,如單片機、顯卡中皆具備晶振的身影,由此可窺晶振的重要性。本文中,將為大家介紹石英晶振的應用原則、方法,以及與陶瓷晶振相關內容。如果你對這兩大部分內容充滿興趣,不妨繼續往下閱讀。一、石英晶振的應用原則1) 選擇經實踐證明質量穩定、可靠性髙、有發展前途、有良好信譽的生產廠家的標準 石英晶振,不能選用淘汰的或劣質的石英晶振。2) 石英晶振的技術性能、質量等級、使用條件等應滿足設計電路的要求。
  • 晶振與晶體的參數詳細介紹
    文章為大家詳細介紹了晶振與晶體的參數。本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201605/291400.htm  1.晶振與晶體的區別  1) 晶振是有源晶振的簡稱,又叫振蕩器。英文名稱是oscillator。晶體則是無源晶振的簡稱,也叫諧振器。英文名稱是crystal.
  • 是什麼決定了晶振的頻率?
    我們只知道晶振是一種頻率元器件,而對於晶振有分基頻晶振和泛音晶振的人可能少之又少。 那麼什麼是基頻晶振,什麼又是泛音晶振了,兩種在電路中的使用有什麼區別了。 晶振的振動就像彈簧;晶體的振動頻率和石英晶體的面積、厚度、切割取向等有關。 越長的抖得越慢; 越粗的抖得越慢; 越軟的抖得越慢; 不過,太短太細太硬的抖不起來。 晶振是機械振動,具有機械振動的特徵:形狀、幾何尺寸、質量等,決定振動頻率。
  • 晶振有哪些品牌? 晶體振蕩器行業現狀分析
    晶體振蕩器行業現狀分析 工程師譚軍 發表於 2018-07-23 14:18:40 晶振品牌介紹 晶振是電子元器件中的被動器件,近幾年晶振的市場應用越來越廣泛,市場也越來越透明化
  • 晶振及其封裝
    晶體振蕩器也分為無源晶振和有源晶振兩種類型。無源晶振與有源晶振的英文名稱不同,無源晶振為crystal(晶體),而有源晶振則叫做oscillator(振蕩器)。無源晶振是有2個引腳的無極性元件,需要藉助於時鐘電路才能產生振蕩信號,自身無法振蕩起來,所以「無源晶振」這個說法並不準確;有源晶振有4隻引腳,是一個完整的振蕩器,其中除了石英晶體外,還有電晶體和阻容元件,因此體積較大。
  • 車載晶振的分類選型和應用實例
    是指對使用在汽車或車載設備上的如汽車導航設備、安全設備、ADAS(自動駕駛輔助系統)等應用中的符合AEC-Q200技術標準的晶體振蕩器、晶體諧振器、傳感器、陀螺儀等頻率元器件的一個約定俗成的叫法。EPSON針對汽車應用推出了眾多汽車級特殊環境需要的車載晶振,覆蓋愛普生晶振、晶體、時鐘模塊、陀螺儀等產品,下面就給大家介紹幾款愛普生車載晶振的選型及應用,以供大家選型參考:首先給大家介紹汽車環視系統設計中應用的車載晶振:SG-210SEBA
  • 晶振型號大全及選型
    由於石英晶體化學性能非常穩定,熱膨脹係數非常小,其振蕩頻率也非常穩定,由於控制幾何尺寸可以做到很精密,因此,其諧振頻率也很準確。根據石英晶體的機電效應,我們可以把它等效為一個電磁振蕩迴路,即諧振迴路。他們的機電效應是機-電-機-電。的不斷轉換,由電感和電容組成的諧振迴路是電場-磁場的不斷轉換。在電路中的應用實際上是把它當作一個高Q值的電磁諧振迴路。
  • 晶振的分類及其主要參數
    晶振是晶體振蕩器的簡稱。晶體振蕩器是指從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片(簡稱為晶片),石英晶體諧振器,簡稱為石英晶體或晶體、晶振;而在封裝內部添加IC組成振蕩電路的晶體元件稱為晶體振蕩器。其產品一般用金屬外殼封裝,也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的。
  • 晶振工作原理 + 晶振ppm,不知道你就落後了
    一、什麼是晶振ppm晶振全稱是晶體振蕩器,是指從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片(簡稱為晶片),石英晶體諧振器,簡稱為石英晶體或晶體、晶振;而在封裝內部添加IC組成振蕩電路的晶體元件稱為晶體振蕩器。其產品一般用金屬外殼封裝,也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的。
  • 3215晶振分類:3215有源晶振和3215無源晶振的型號區分和特徵用途
    這兩類3215晶振是否真的沒有共同點?這些問題就讓愛普生晶振核心代理——南山電子來為您一一解答:FC-135和FC-135R區別在於:頻率範圍,FC-135晶振可支持32KHZ-77.5KHZ;FC-135R對應的頻點有且僅有32.768KHZ。2,串聯電阻FC-135晶振串聯電阻70Ω;FC-135R晶振串聯電阻50Ω。其他如封裝工作溫度等方面這兩款3215無源晶振倒是沒什麼區別。
  • 單片機晶振電路的作用
    單片機晶振晶體振蕩器是指從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片(簡稱為晶片),石英晶體諧振器,簡稱為石英晶體或晶體、晶振;而在封裝內部添加IC組成振蕩電路的晶體元件稱為晶體振蕩器。其產品一般用金屬外殼封裝,也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的。
  • 晶振決定數字電路的生與死
    本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/198204.htm  我們目前常說的晶振都是石英晶體振蕩器或者石英晶體諧振器的簡稱。他們都是利用石英晶體的壓電效應製作而成。在石英晶體的兩個電極上施加電場會使晶體產生機械變形,反之,如果在晶體兩側施加機械壓力就會在晶體上產生電場。
  • 晶振怎麼測量好壞_如何使用萬用表判斷晶振的好壞
    一、什麼是晶振   晶振是晶體振蕩器的簡稱。晶體振蕩器是指從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片(簡稱為晶片),石英晶體諧振器,簡稱為石英晶體或晶體、晶振;而在封裝內部添加IC組成振蕩電路的晶體元件稱為晶體振蕩器。其產品一般用金屬外殼封裝,也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的。
  • 12個關於晶振疑難問題的解答
    此款產品用的是無源晶體,無源晶振無須區分正負極,不管是插件還是貼片無法接地 (因為接地時外殼會起到抗幹擾作用)——只針對無源晶振。> 先確認晶片,再確認電容,再分析電路 5、-40+85攝氏度的設計,那麼晶振可以長期使用在-20攝氏度的環境嗎 在晶振可承受範圍內,是可行的。
  • 電路板上的晶振壞了怎麼辦
    然而難免會碰到晶振停振的問題。晶振的作用就是向顯卡、網卡、主板等配件的各部分提供基準頻率,它是時鐘電路中最重要的部件。晶振就像個標尺,工作頻率不穩定會造成相關設備工作頻率不穩定,自然容易出現問題。在實際應用中,遇到晶振停振,要結合實際情況和產品規格。
  • 晶振有正負極嗎
    打開APP 晶振有正負極嗎 姚遠香 發表於 2018-09-02 09:19:20
  • 晶振為什麼要加電容_需要配多大電容
    晶振是什麼   晶振一般叫做晶體諧振器,是一種機電器件,是用電損耗很小的石英晶體經精密切割磨削並鍍上電極焊上引線做成。      晶體振蕩器功能作用   晶振在應用具體起到的作用,微控制器的時鐘源可以分為兩類:基於機械諧振器件的時鐘源,如晶振