晶振基础知识介绍

无源晶振无源晶振与与有源晶振无源晶振无源晶振（（Crystal ：）：内只有一片按一定轴向切割的石英晶体薄片内只有一片按一定轴向切割的石英晶体薄片内只有一片按一定轴向切割的石英晶体薄片，，供接入运放供接入运放（（或微处理器的Xtal 端）以形成振荡以形成振荡。

（（依靠配合其他依靠配合其他IC 内部振荡电路工作内部振荡电路工作））有源晶振有源晶振（（Oscillator ）：：内带运放内带运放内带运放，，工作在最佳状态工作在最佳状态，，送入电源后送入电源后，，可直接输出一定频率的等可直接输出一定频率的等幅幅正弦波（。

（晶振晶振+振动电路振动电路，，封装在一起封装在一起，，加上电源加上电源，，就有波形输出就有波形输出））※无源晶振是有2个引脚的无极性元件，需要借助于时钟电路才能产生振荡信号，自身无法振荡起来无源晶振需要用微处理器片内的振荡器，在datasheet 上有建议的连接方法。

无源晶振没有电压的问题，信号电平是可变的，也就是说是根据起振电路来决定的，同样的晶振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微处理器，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。

无源晶振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。

使用时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晶体。

※有源晶振有4只引脚，是一个完整的振荡器，里面除了石英晶体外，还有晶体管和阻容元件 。

有源晶振不需要微处理器的内部振荡器，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。

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，价格相对较高。

晶振知识大全(总17页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除晶振的定义: 晶振的英文名称为crystal. 石英晶体经精密切割磨削并镀上电极焊上引线做成，主要是为电路提供频率基准的元器件。

晶振的分类：1.按制作材料，分为石英晶振和陶瓷晶振。

石英晶振：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，它的基本结构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。

陶瓷晶振：指用陶瓷外壳封装的晶振,跟石英晶振比起来精度要差一些,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。

陶瓷晶振就是晶体逆压电效应原理，陶瓷谐振器的工作原理就是既可以把电能转换为机械能，也可以把机械能转换为电能。

目前陶瓷谐振器的类型按照外形可以分为直插式和贴片式两中。

2. 从功能上分晶振分为无源晶振和有源晶振。

无源晶振即为石英晶体谐振器，而有源晶振即位石英晶体振荡器。

无源晶振只是个石英晶体片，使用时需匹配相应的电容、电感、电阻等外围电路才能工作，精度比晶振要低，但它不需要电源供电，有起振电路即可起振，一般有两个引脚，价格较低。

有源晶振内部含有石英晶体和匹配电容等外围电路，精度高、输出信号稳定，不需要设计外围电路、使用方便，但需要电源供电，有源晶振一般是四管脚封状，有电源、地线、振荡输出和一个空置端。

使用有源晶振时要特别注意，电源必须是稳压的且电源引线尽量短，并尽量与系统中使用晶振信号的芯片共地。

3、从封装形式上分有直插型（DIP）和贴片型（SMD）。

4、按谐振频率精度，分为高精度型、中精度型和普通型晶振。

5、按应用特性，分为串联谐振型晶振和并联谐振型晶振。

晶振重要基础知识点晶振（Crystal Oscillator）是一种电子元件，作为电路中的重要组成部分，主要用于产生稳定的电信号。

在电子技术领域中，晶振是一项重要的基础知识点，对于电路的设计和工作原理具有关键性的影响。

以下是有关晶振的几个重要基础知识点。

1. 晶体的特性：晶振的核心部件是晶体，通常采用石英晶体。

晶体具有特殊的物理特性，能够产生稳定的振荡频率。

这是由于晶体的晶格结构和内部电荷特性决定的。

因此，晶体的选择对于晶振的性能和稳定性至关重要。

2. 振荡电路的构成：晶振一般包含振荡电路，该电路由晶体振荡器、放大电路和输出电路组成。

晶体振荡器是整个晶振的核心部件，用于产生基准频率信号。

放大电路用于放大振荡器输出的信号，以便提供足够的幅度和驱动能力。

输出电路则将放大后的信号输出给其他电路或系统。

3. 振荡频率和精度：晶振的一个关键参数是振荡频率，即晶体的振荡周期。

该频率取决于晶体的物理特性和电路参数。

晶振的精度取决于晶体的制作工艺和电路设计。

通常情况下，晶振的频率精度可以达到百万分之一甚至更高的水平。

4. 温度特性：晶振的频率通常会随着温度的变化而发生微小的变化，这是由晶体的温度特性决定的。

为了确保晶振在不同温度下的稳定性，通常会采取一些温度补偿措施，例如使用温度补偿电路或选择温度稳定性较好的晶体材料。

5. 应用领域：晶振在电子领域有广泛的应用。

最常见的应用是在时钟电路中，用于提供计时信号。

此外，晶振还用于无线通信设备、计算机系统、自动化控制系统等领域，为这些系统提供稳定的基准时钟信号。

综上所述，晶振作为电子领域的重要基础知识点，涉及晶体的特性、振荡电路的构成、振荡频率和精度、温度特性以及应用领域等方面。

深入理解和熟悉晶振的相关知识，对于电子工程师和电路设计师来说至关重要，能够帮助他们设计出稳定性高、性能优越的电子系统。

1、晶体元件参数 1.1等效电路作为一个电气元件，晶体是由一选定的晶片，连同在石英上形成电场能够导电的电极及防护壳罩和内部支架装置所组成。

晶体谐振器的等效电路图见图1。

等效电路由动态参数L 1、C 1、R 1和并电容C 0组成。

这些参数之间都是有联系的，一个参数变化时可能会引起其他参数变化。

而这些等效电路的参数值跟晶体的切型、振动模式、工作频率及制造商实施的具体设计方案关系极大。

下面的两个等式是工程上常用的近似式：角频率ω=1/11C L 品质因数Q=ωL 1/R 1其中 L1为等效动电感，单位mHC1为等效电容，也叫动态电容，单位fF R1为等效电阻，一般叫谐振电阻，单位Ω图2、图3、图4给出了各种频率范围和各种切型实现参数L 1、C 1、R 1的范围。

图2常用切型晶体的电感范围 图3 常用切型的电容范围对谐振电阻来说，供应商对同一型号的任何一批中可以有3：1的差别，批和批之间的差别可能会更大。

对于一给定的频率，采用的晶体盒越小，则R 1和L 1的平均值可能越高。

1.2 晶体元件的频率，晶体元件的频率通常与晶体盒尺寸和振动模式有关。

一般晶体尺寸越小可获得的最低频率越高。

晶体盒的尺寸确定了所容纳的振子的最大尺寸，在选择产品时应充分考虑可实现的可能性，超出这个可能范围，成本会急剧增加或成为不可能,当频率接近晶体盒下限时,应与供应商沟通。

下表是不同晶体盒可实现的频率范围。

图4 充有一个大气压力气体（90%氮、10%氦）的气密晶体元件的频率、切型和电阻范围晶体盒型号振动模式频段（MHz）HC-49UAT基频 1.8432-30 BT基频20-40 AT三次泛音20-85 AT五次泛音50-180HC-49SAT基频 3.579-30 AT三次泛音20-65 AT五次泛音50-150SMD7×5AT 基频6-40 AT 三次泛音33-100 AT 五次泛音50-180SMD6×3.5AT 基频8-40 AT 三次泛音35-100 AT 五次泛音50-180SMD5×3.2AT 基频12-45 AT 三次泛音35-100 AT 五次泛音60-1801.3 频差规定工作温度范围及频率允许偏差。

关于晶振，看这一篇就够了。

一、晶振简介无源晶振，准确的说叫晶体（Crystal），它没有极性。

一般有两个引脚，需要专门的时钟电路和起振电容配合才能输出时钟信号。

晶体一般是2脚或者4脚，2脚最常见。

有源晶振（oscillator），只需要供电就可以输出时钟信号。

可以认为是晶体和外围电路的结合（晶振里面包含了晶体和起振电路）。

一般是四个引脚。

二、重要参数1、标称频率（Normal Frequency）晶振的标准频率，如8MHz、26MHz、32.768KHz等。

2、温度频差（Frequency Stability vs Temp）表示在特定温度范围内，工作频率相对于基准温度时工作频率的允许偏离，它的单位是ppm。

此值越小表示精度越高，1MHz的晶振，1个PPM就是1Hz的偏差。

3、负载电容CL负载电容是指晶振正常震荡工作所需要的电容。

为使晶体能够正常工作，需要在晶体两端外接电容，来匹配达到晶体的负载电容。

一般IC的数据手册中会给出负载电容的大小。

晶振负载电容的计算公式是：CL=C1*C2/(C1+C2)+Cic+CpC1和C2为晶振两脚对地电容，称为匹配电容。

Cic为集成电路内部电容，Cp为PCB板的寄生电容，一般大小为3~5pF。

匹配电容一般取C1=C2=2CL，这样并联起来就接近负载电容CL 了，在一般情况下，增大负载电容会使振荡频率下降，而减小负载电容会使振荡频率升高。

如果晶体所接的IC内部有负载电容，那外部的C1和C2就不需要了。

三、PCB设计注意事项①两个匹配电容尽量靠近晶振摆放。

②晶振由石英晶体构成，容易受外力撞击或跌落的影响，所以在布局时，最好不要放在PCB边缘，尽量靠近芯片摆放。

③晶振的走线需要用GND保护好，并且远离敏感信号，如RF及高速信号。

④晶振的摆放需要远离热源，因为高温也会影响晶振频偏。

《晶振基础知识的综合性概述》一、引言在现代电子技术领域中，晶振（晶体振荡器）作为一种关键的电子元件，发挥着至关重要的作用。

它广泛应用于通信、计算机、消费电子、工业控制等众多领域，为各种电子设备提供稳定的时钟信号。

从我们日常使用的智能手机到复杂的卫星通信系统，晶振都在默默地发挥着它的功能。

本文将对晶振的基础知识进行全面的阐述与分析，包括基本概念、核心理论、发展历程、重要实践以及未来趋势。

二、晶振的基本概念1. 定义与作用晶振，即晶体振荡器，是一种利用石英晶体的压电效应制成的频率元件。

它能够产生高度稳定的频率信号，为电子设备提供精确的时钟基准。

在电子系统中，时钟信号就如同心脏的跳动一样，控制着各个部分的同步运行。

没有稳定的时钟信号，电子设备将无法正常工作。

2. 结构组成晶振主要由石英晶体、振荡电路和封装外壳组成。

石英晶体是晶振的核心部件，它具有特定的晶体结构和物理特性，能够在特定的频率下产生谐振。

振荡电路则负责将石英晶体的谐振信号放大并稳定输出，形成稳定的时钟信号。

封装外壳则起到保护内部元件和便于安装的作用。

3. 工作原理晶振的工作原理基于石英晶体的压电效应。

当在石英晶体上施加电场时，晶体内部会产生机械变形；反之，当晶体受到机械力作用时，会在晶体内部产生电场。

利用这种特性，将石英晶体接入振荡电路中，当电路中的反馈信号与晶体的谐振频率相匹配时，就会产生稳定的振荡信号。

三、晶振的核心理论1. 石英晶体的物理特性石英晶体具有很高的品质因数（Q 值），这意味着它在谐振时的能量损耗非常小，能够产生非常稳定的频率信号。

此外，石英晶体的频率温度特性也非常好，在一定的温度范围内，其频率变化非常小。

这些物理特性使得石英晶体成为制作晶振的理想材料。

2. 振荡电路的设计原理振荡电路的设计是晶振的关键技术之一。

常见的振荡电路有皮尔斯振荡器、考毕兹振荡器等。

这些振荡电路的设计原理是通过正反馈机制，将石英晶体的谐振信号放大并稳定输出。

无源晶振无源晶振与与有源晶振无源晶振无源晶振（（Crystal ：）：内只有一片按一定轴向切割的石英晶体薄片内只有一片按一定轴向切割的石英晶体薄片内只有一片按一定轴向切割的石英晶体薄片，，供接入运放供接入运放（（或微处理器的Xtal 端）以形成振荡以形成振荡。

（（依靠配合其他依靠配合其他IC 内部振荡电路工作内部振荡电路工作））有源晶振有源晶振（（Oscillator ）：：内带运放内带运放内带运放，，工作在最佳状态工作在最佳状态，，送入电源后送入电源后，，可直接输出一定频率的等可直接输出一定频率的等幅幅正弦波（。

（晶振晶振+振动电路振动电路，，封装在一起封装在一起，，加上电源加上电源，，就有波形输出就有波形输出））※无源晶振是有2个引脚的无极性元件，需要借助于时钟电路才能产生振荡信号，自身无法振荡起来无源晶振需要用微处理器片内的振荡器，在datasheet 上有建议的连接方法。

无源晶振没有电压的问题，信号电平是可变的，也就是说是根据起振电路来决定的，同样的晶振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微处理器，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。

无源晶振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。

使用时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晶体。

※有源晶振有4只引脚，是一个完整的振荡器，里面除了石英晶体外，还有晶体管和阻容元件 。

有源晶振不需要微处理器的内部振荡器，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。

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，价格相对较高。

芯片内部晶振芯片内部晶振是现代电子设备中常见的一个元件，它在电子设备中扮演着非常重要的角色。

本文将从晶振的定义、工作原理、分类、应用以及未来发展等方面进行介绍，以便读者对芯片内部晶振有更深入的了解。

一、晶振的定义晶振，全称为晶体振荡器，是一种能够产生稳定频率的电子元件。

它通过晶体的振荡来产生稳定的时钟信号，用于控制电子设备的节拍。

晶振的频率通常以赫兹（Hz）为单位。

二、晶振的工作原理晶振的工作原理基于晶体的压电效应。

晶体在受到外加电场的作用下，会出现形变，从而产生电荷。

当外加电场的频率等于晶体的固有频率时，晶体会发生共振，产生稳定的振荡信号。

这个振荡信号经过放大和整形处理后，成为芯片内部的时钟信号。

三、晶振的分类根据晶体的类型和工作频率，晶振可以分为石英晶振、陶瓷晶振和表面声波晶振等几种类型。

其中，石英晶振具有较高的精度和稳定性，广泛应用于高精度的电子设备中；陶瓷晶振则主要应用于低成本的电子设备中；表面声波晶振则适用于一些特殊的应用场景。

四、晶振的应用晶振在电子设备中有着广泛的应用。

首先，它是电子设备中的节拍和时钟信号源，用于控制各个电路模块的工作节奏，确保整个电子设备的正常运行。

其次，晶振还可以用于频率合成、频率测量、时钟同步等应用。

例如，在无线通信领域中，晶振用于产生无线信号的载波频率；在计算机领域中，晶振用于控制CPU的时钟频率。

五、晶振的未来发展随着电子设备的不断发展和进步，对晶振的要求也越来越高。

未来，晶振将朝着更高的精度、更低的功耗、更小的尺寸和更高的可靠性方向发展。

同时，随着无线通信、物联网等技术的不断发展，对晶振在频率范围和应用场景上的要求也会越来越多样化。

六、总结芯片内部晶振作为电子设备中的重要元件，具有稳定性高、精度高、功耗低等优点，在电子设备中起着至关重要的作用。

本文从晶振的定义、工作原理、分类、应用以及未来发展等方面进行了介绍，希望能够让读者对芯片内部晶振有更深入的了解。

晶振术语解释1、晶振：即所谓石英晶体谐振器和石英晶体时钟振荡器的统称。

不过由于在消费类电子产品中，谐振器用的更多，所以一般的概念中把晶振就等同于谐振器理解了。

后者就是通常所指钟振。

2、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。

3、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。

目录目录 (1)1 石英晶体的压电效应 (2)2 有源晶振和无源晶振 (2)2.1 无源晶振（crystal,resonator） (2)2.2 有源晶振（oscillator) (2)3 晶体的等效模型 (3)4 晶体的Q值 (3)5 石英晶体相关参数 (4)5.1 标称频率 (4)5.2 工作频率 (4)5.3 温度频差 (4)5.4 频率温度特性 (4)5.5 老化率 (6)5.6 负载电容： (7)5.7 激励电平的影响： (8)5.8 基频 (8)5.9 泛音 (8)6 晶振的封装 (8)6.1 直插型图例 (9)6.2 SMD型图例 (9)7 晶体生产工艺 (10)8 选型指南 (10)1石英晶体的压电效应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。

当外加交变电压的频率和晶体的固有频率相同时，振幅明显加大，发生谐振。

晶振便是利用晶体的这种效应制成的元器件。

2有源晶振和无源晶振2.1无源晶振（crystal,resonator）有2个引脚，需要借助于外部的时钟电路(接到主IC内部的震荡电路)才能产生振荡信号，自身无法振荡. 通常信号质量和精度较差，需要精确匹配外围电路（电感、电容、电阻等），如需更换晶振时要同时更换外围的电路2.2有源晶振（oscillator)有4个引脚，是一个完整的振荡器，其中除了石英晶体外，还有晶体管和阻容元件.只需要电源,就可输出比较好的波形.。

可以提供高精度的频率基准，信号质量也较无源晶振要好。

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，而且价格高普通晶振（PXO）：是一种没有采取温度补偿措施的晶体振荡器，在整个温度范围内，晶振的频率稳定度取决于其内部所用晶体的性能，频率稳定度在10-5量级，一般用于普通场所作为本振源或中间信号，是晶振中最廉价的产品温补晶振（TCXO）：是在晶振内部采取了对晶体频率温度特性进行补偿，以达到在宽温温度范围内满足稳定度要求的晶体振荡器。

晶振基础知识（第一版）摘要：本文简单介绍了晶体谐振器和晶体振荡器的结构，工作原理，振荡器电路的分类，晶体振荡器的分类，晶振类器件的主要参数指标和石英晶体基本生产工艺流程。

一、振荡电路的定义，构成和工作原理 (2)二. 晶体振荡器分类： (16)三、石英晶体谐振器主要参数指标 (19)四、石英晶体振荡器主要参数指标 (20)五．石英晶体基本生产工艺流程 (26)一、振荡电路的定义，构成和工作原理1. 振荡器：不需外加输入信号，便能自行产生输出信号的电路，通常也被成为。

2. 振荡器构成：谐振器（选频或滤波）+驱动（谐振）电路构成振荡器电路。

3. 谐振器的种类有：RC 谐振器，LC 并联谐振器，陶瓷谐振器，石英（晶体）谐振器，原子谐振器，MEMS （硅）振荡器。

本文只讨论石英晶体谐振器。

石英谐振器的结构石英谐振器，它由石英晶片、电极、支架和外壳等部分组成。

它的性能与晶片的切割方式、尺寸、电极的设置装架形式，以及加工工艺等有关。

其中，晶片的切割问题是设计时首先要考虑的关键问题。

由于石英晶体不是在任何方向都具有单一的振动模式（即单频性）和零温度系数，因此只有沿某些方向切下来的晶片才能满足设计要求。

BaseMounting clipsBonding Electrodes Quartz blank CoverSealPinsTop view of coverMetallic electrodesResonator plate substrate (the “blank”)普通晶振内部结构石英晶体振荡器主要由基座、晶片、IC及外围电路、陶瓷基板（DIP OSC）、上盖组成。

普通晶体振荡器原理图胶点基座晶片Bonding 线IC4. 振荡电路的振荡条件：（1）振幅平衡条件是反馈电压幅值等于输入电压幅值。

根据振幅平衡条件，可以确定振荡幅度的大小并研究振幅的稳定。

（2）相位平衡条件是反馈电压与输入电压同相，即正反馈。