解析晶振的原理，结构，材质，参数，应用

        晶振是晶体振荡器的简称，也称有源晶振，晶振是一种非常稳定和精确的振荡器。晶振用于在电子电路中提供频率参考已有近一百年的历史。20世纪 40 年代，由于第二次世界大战期间对可靠的无线通信的突发需求，晶振制造实现了产业化。晶振能够产生中央处理器执行指令所必须的时钟频率信号，CPU一切指令的执行都是建立在这个基础上的，时钟信号频率越高，通常CPU的运行速度也就越快。只要是包含CPU的电子产品，都至少包含一个时钟源，就算外面看不到实际的振荡电路，也是在芯片内部被集成，晶振被称为电路系统的心脏。晶振作为电子元器件重要的元器件之一，对于它的原理，结构，材质，参数，应用你又知道多少？接下来本文就对此展开详细介绍。

晶振的原理

        晶振的原理是在石英晶体的两个电极上加一电场，晶片就会产生机械变形。反之，若在晶片的两侧施加机械压力，则在晶片相应的方向上将产生电场，这种物理现象称为压电效应。如果在晶片的两极上加交变电压，晶片就会产生机械振动，同时晶片的机械振动又会产生交变电场。在一般情况下，晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅非常微小，但当外加交变电压的频率为某一特定值时，振幅明显加大，比其他频率下的振幅大得多，这种现象称为压电谐振，它与LC回路的谐振现象十分相似。晶振的谐振频率与晶片的切割方式、几何形状、尺寸等有关。

晶振的作用

        为系统提供基本的时钟信号，通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步，有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。

晶振的结构

        晶体的基本构成大致是：从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片，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，就构成了晶体振荡器。

晶振的封装材质

        外壳、晶片、支架、电极板、引线、IC(仅晶体振荡器有)等组成。外壳材料有金属、玻璃、胶木、塑料等，外形有圆柱形、管形、长方形、正方形等多种。

晶振的主要参数

晶振的工作电压： 电压以伏特为单位，是振荡器所需要的输入电源。电源电压通过VDD/Supply Voltage引脚供电。一般电压有1.8V/2.5V/3.3V. 差分晶振的电压一般为2.5V/3.3V。

晶振工作温度: 在一定温度变化范围内的频率变化量，常用ppm表示，保证晶体的输出频率以及各种性能都符合指标的工作温度范围。

晶振频率范围: 在频率范围内选择晶体输出频率的标称值。32.768KHz晶体为音叉，MHz为AT切割晶片。

晶振的输出波形：有正弦波（负载50欧姆或1k欧姆）； 方波（N个TTL负载或N个PF电容）；准正弦波（10K欧姆并联10PF电容）。

晶振负载电容: 晶体的频率会根据串联的电容电抗而改变。在串联谐振型电路中，不需要负载电容。

晶振调整频差: 常温25℃下，一定的负载电容的晶体频率公差，加工误差。一般频差调整为±5ppm ~ ±30ppm。

晶振主要类型的抖动: 总抖动=随机抖动+确定性抖动；确定性抖动在幅度上是有界的，可预测，信号上升和下降时会导致数据幅度不规则，逻辑电平可能会不规则。随机抖动是无界的，不可预测，通常由热噪声引起。如果幅度足够大，会导致随机时序误差或者抖动。

晶振的应用

消费电子：鼠标、电脑、手提电脑、照相机、摄像机、耳机、音响等。

智能家居：DVD、投影仪、收录机、遥控器、电视机、空调、冰箱、洗衣机等。

网络通信：5G设备无线模块、服务器、WIFI6设备、网卡、光端机、机顶盒等。

安防设备：监控设备、摄像头、报警器、NFC设备、可视对讲机、红外探测器等。

汽车电子：汽车GPS导航、胎压监测、行车记录仪、汽车导航、倒车雷达等。