原子鐘和晶振的簡單介紹

很多應(yīng)用場景要求精確的時(shí)間測量和頻率控制。原子鐘和晶振是兩種常見的計(jì)時(shí)設(shè)備。今天凱擎小妹聊一下它們的原理，及晶振的優(yōu)勢。

1. 原子鐘

原子鐘基于原子能級躍遷的原理工作。最常見的類型是銫原子鐘，它利用銫-133原子的超精細(xì)能級躍遷來產(chǎn)生極其穩(wěn)定的頻率。

原子鐘的精度遠(yuǎn)高于晶振，通常達(dá)到10^-13秒/天，適用于需要極高時(shí)間精度的科學(xué)研究和導(dǎo)航系統(tǒng)。由于復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和高昂的制造成本，原子鐘主要用于高端應(yīng)用，如衛(wèi)星導(dǎo)航、科學(xué)研究和國家時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。

2. 晶振

晶振利用石英晶體的壓電效應(yīng)。當(dāng)施加電壓時(shí)，石英晶體會(huì)發(fā)生機(jī)械振動(dòng)。這種振動(dòng)頻率非常穩(wěn)定，廣泛用于電子設(shè)備中的時(shí)鐘信號生成、頻率穩(wěn)定和時(shí)間基準(zhǔn)。

常見的晶振精度為0.5ppm, 1ppm, 5ppm, 10ppm, 20ppm, 30ppm等等。其中OCXO精度最高，最少可達(dá)到3ppb = 0.003ppm。晶振的精度雖然不如原子鐘，但可以滿足大多數(shù)消費(fèi)電子產(chǎn)品、通信設(shè)備和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用。

3. 晶振的優(yōu)勢

雖然原子鐘的精度遠(yuǎn)高于晶振，在正常工作溫度范圍內(nèi)，晶振的頻率穩(wěn)定性非常好。通過溫度補(bǔ)償TCXO或微機(jī)電系統(tǒng)MEMS技術(shù)，晶振的性能可以進(jìn)一步提升，滿足更高要求的應(yīng)用。

晶振的生產(chǎn)成本遠(yuǎn)低于原子鐘。晶振通常體積非常小，適合集成到各種電子設(shè)備中，尤其是在空間受限的應(yīng)用場景，如智能手機(jī)、平板電腦和可穿戴設(shè)備。

另外，晶振能夠在各種環(huán)境條件下保持良好的性能，包括高溫、低溫、振動(dòng)和電磁干擾等。

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