

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,都是没问题的。但在实际选择中会 依据电路特点,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。
有源晶振与无源晶振的比较 英文名称:Crystal 无源晶体 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 度将飞速增加,此现状称为“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。 1 是一个串联型振荡 图 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。 Oscillator 有源晶体
首先说一下谐振器。 谐振器大体上分为插件(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。 而振荡器也能分为插件和贴片。 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。
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.
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,且价格通常 也较低, 因此对于一般的应用若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,常常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,较为稳定,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,要选择好合适输出电平,灵活性较差,且价格高。对于时序要求敏感 的应用,个人觉得还是有源的晶振好,因为能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,只可以使用有源的晶振,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。 几点需要注意的几点: 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 以下的晶体晶振大多数都是基频的器件,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,其稳定度和价格这一块远远好于 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、通过背板从外部引入时钟信号时有特殊的设计的基本要求,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怎样的呢? 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,这样的一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。
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):指在规定的工作时候的温度范围内,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 工作时候的温度范围比较广,则会对工作时候的温度范围有所要求,即所谓宽温。