石英晶體振蕩器的特點和工作原理

石英晶體振蕩器（Crystal Oscillator）在國內(nèi)很多人叫做有源晶振、鐘振，我們在國際上查找時很多人叫做Crystal Clock Oscillator等名稱，但是不管怎樣，按照比較常用的分類，我們一般將石英晶體振蕩器分為6類：普通晶體振蕩（SPXO-Simple Packaged Crystal Oscillator），差分輸出晶體振蕩器（Differential Output Crystal Oscillator），電壓控制式晶體振蕩器（VCXO-Voltage Controlled Crystal Oscillator），溫度補償式晶體振蕩（TCXO-Temperature Compensate Crystal Oscillator），恒溫控制式晶體振蕩（OCXO-Oven Controlled Crystal Oscillator），32.768kHz晶體振蕩器（32kHz Crystal Oscillator ）。國際上分為4大類（SPXO含差分輸出晶體振蕩器和32.768kHz晶體振蕩器、VCXO、TCXO、OCXO）。

1． 普通晶體振蕩器（SPXO）可產(chǎn)生10^（-6）～10^（-5）量級的頻率精度，標準頻率1—180MHZ，頻率穩(wěn)定度是±50ppm，輸出模式為CMOS或TTL。SPXO沒有采用任何溫度頻率補償措施，價格低廉，通常用作微處理器的時鐘器件。封裝尺寸范圍從21×14×6mm到2.0×1.6×0.75mm。

2． 差分輸出晶體振蕩器指的輸出模式上有LVPECL、LVDS、HCSL不同信號輸出的普通晶體振蕩器，主要以電路上的相噪這一塊有特殊的抑制方法，其頻率輸出較高從25MHz~700MHz，頻率精度常見有25ppm，50ppm，100ppm，目前在市場上常見封裝有7.0×5.0mm，5.0×3.2mm和14×9.0mm，另外還有3.2×2.5mm的，我們見得比較少。

3． 電壓控制式晶體振蕩器（VCXO）的精度是10^（-6）～10^（-5）量級，頻率范圍1~700MHz，輸出模式有CMOS、TTL（漸淘汰）、LVPECL、LVDS、HCSL。頻率穩(wěn)定度有25ppm，50ppm，100ppm等。封裝尺寸基本和普通晶體振蕩器一樣。

4． 溫度補償式晶體振蕩器（TCXO）采用溫度敏感器件進行溫度頻率補償，頻率范圍5—60MHz，頻率穩(wěn)定度為±0.1～±2ppm，封裝尺寸如DIP14，DIP8、7050，5032，3225，2520，2016，1612等，通常用于手持電話、蜂窩電話、雙向無線通信設備、可穿戴智能設備等。

5． 恒溫控制式晶體振蕩器（OCXO）將晶體和振蕩電路置于恒溫槽中，以消除環(huán)境溫度變化對頻率的影響。OCXO頻率精度是ppb量級，對某些特殊應用甚至達到更高。頻率穩(wěn)定度在四種類型振蕩器中最高。常見頻率10MHz， 12.8MHz， 13MHz， 38.88MHz等頻率。

6． 32.768kHz晶體振蕩器，輸出模式為CMOS，頻率為32.768kHz，精度為25ppm，50ppm，常見封裝為2.5×2.0mm，3.2×2.5mm，5.0×3.2mm，7.0×5.0mm這幾個封裝，同時TCXO也有相同封裝的32.768kHz的產(chǎn)品，精度高。

石英晶體晶振蕩器的主要參數(shù)有標稱頻率、輸出類型、電壓、老化率、頻率準確度、頻率穩(wěn)定度，相位噪聲等。

標稱頻率：是指晶體振蕩器的標稱輸出頻率，以MHz或kHz表示。

輸出類型：主要有CMOS、TTL、LVPECL、LVDS、HCSL、Clipped Sine wave、Sine Wave等類型。

電壓：工作電壓，常見工作電壓，1.8V，2.5V，3.3V，5.0V，12V。

老化率：隨著時間的推移，頻率值隨著變化的大小，有年老化和日老化兩種指標，也有一些廠家提到10年或20年老化率的指標。

頻率準確度：通常是指常溫（25度）下，所測晶振頻率相對標稱頻率的差值。

頻率穩(wěn)定度：一般是指頻率溫度穩(wěn)定度，是指在晶振的工作溫度范圍內(nèi)頻率隨著溫度變化的大小，一般用ppm或ppb來標示，1ppm=0.001ppm=1*10-9。

相位噪聲：信號功率與噪聲功率的比率（C/N），是表征頻率顫抖的技術指標。一般來說雷達、音視頻傳輸、網(wǎng)絡通信基站等設備會對相位噪聲有特殊要求。