如何选择合适的晶振？这里有一份晶振的分类方法和技巧

        晶振是一种利用石英晶体或陶瓷材料的压电效应产生稳定频率的电子元件，它被广泛应用于各种电子设备中，作为时钟信号、基准频率或者频率合成的源头。晶振有很多种类，根据不同的分类标准，可以分为不同的类型。本期我们将为你介绍晶振的种类和用途，让你对这种重要的电子元件有一个全面的了解。

晶振的基本原理

        晶振的基本原理是利用压电效应，即当在某些材料上施加电场时，它们会产生机械变形；反之，当在它们上施加机械压力时，它们会产生电场。如果在这些材料上加交变电压，它们就会产生机械振动；同时，它们的机械振动又会产生交变电场。在一般情况下，这些材料的机械振动和交变电场的振幅都非常微小，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。这个特定值就是这些材料的谐振频率，它与材料的切割方式、几何形状、尺寸等有关。

晶振的制作材料

        晶振的制作材料主要有两种：石英晶体和陶瓷材料。

        01.石英晶体是二氧化硅（SiO2）的结晶体，它具有很强的压电效应和很高的机械强度。石英晶体可以切割成不同形状和尺寸的薄片，并在两个对应面上涂敷金属电极，就构成了一个石英晶体谐振器。石英晶体谐振器具有频率稳定性高、温度特性好、老化小、抗干扰强等优点，但也有体积大、成本高、频率范围窄等缺点。

        02.陶瓷材料是一些具有压电效应的无机化合物，如钛酸锆（ZrTiO4）、钛酸铅（PbTiO3）等。陶瓷材料可以通过压制、烧结等工艺制成不同形状和尺寸的薄片，并在两个对应面上涂敷金属电极，就构成了一个陶瓷谐振器。陶瓷谐振器具有体积小、成本低、频率范围宽等优点，但也有频率稳定性低、温度特性差、老化大、抗干扰弱等缺点。

晶振的分类方式

        晶振可以根据不同的分类标准，分为不同的类型。常见的分类方式有以下几种：              01.按应用特性分类，晶振可以分为串联谐振型晶振和并联谐振型晶振两种。串联谐振型晶振是指在电路中与外部元件串联使用的一种晶振，它的输出频率由晶体本身决定，不受外部元件的影响。并联谐振型晶振是指在电路中与外部元件并联使用的一种晶振，它的输出频率由晶体和外部元件共同决定，受外部元件的影响。

        02.按负载电容特性分类，晶振可以分为低负载电容型晶振和高负载电容型晶振两种。低负载电容型晶振是指在电路中与外部元件并联时，所需的外部负载电容较小（一般小于20pF）的一种晶振，它的输出频率较高，受外部元件的影响较小。高负载电容型晶振是指在电路中与外部元件并联时，所需的外部负载电容较大（一般大于20pF）的一种晶振，它的输出频率较低，受外部元件的影响较大。

        03.按功能和实现技术分类，晶振可以分为无源晶振（晶体谐振器）和有源晶振（晶体振荡器）两大类。有源晶振又可以细分为以下四种：普通晶体振荡器（SPXO）、温度补偿晶体振荡器（TCXO）、压控晶体振荡器（VCXO）、恒温晶体振荡器（OCXO）。

        04.按封装形式分类，晶振可以分为玻璃真空密封型晶振、金属壳封装型晶振、陶瓷封装型晶振和塑料壳封装型晶振四种。

        05.按外形分类，晶振可以分为长方形晶振、圆柱形晶振和椭圆形晶振三种。长方形晶振是指将晶体切割成长方形薄片，并在两个对应面上涂敷电极的一种晶振，它具有结构简单、制造容易等优点，但也有谐振频率受切割角度影响较大的缺点。长方形晶振主要应用于高频段（如MHz）或者对频率范围要求宽的场合。圆柱形晶振是指将晶体切割成圆柱形薄片，并在两个端面上涂敷电极的一种晶振，它具有谐振频率受切割角度影响较小、抗机械冲击能力较强等优点，但也有结构复杂、制造困难等缺点。圆柱形晶振主要应用于低频段（如32.768kHz）或者对频率稳定性要求高的场合。椭圆形晶振是指将晶体切割成椭圆形薄片，并在两个对应面上涂敷电极的一种晶振，它具有谐振频率受切割角度影响较小、抗机械冲击能力较强、结构简单、制造容易等优点，但也有谐振频率受尺寸影响较大的缺点。椭圆形晶振主要应用于中频段（如100kHz~10MHz）或者对频率稳定性要求适中的场合。

        6.按谐振频率精度分类，晶振可以分为高精度型晶振、中精度型晶振和普通型晶振三种。高精度型晶振是指输出频率的误差在±5ppm以内的一种晶振，它具有频率稳定性极高、温度特性极好、相位噪声极低等优点，但也有功耗大、体积大、成本高等缺点。高精度型晶振主要应用于对频率稳定性要求极高的场合，如军事设备、卫星通信、科学研究等。中精度型晶振是指输出频率的误差在±5ppm~±50ppm之间的一种晶振，它具有频率稳定性较高、温度特性较好、相位噪声较低等优点，但也有功耗适中、体积适中、成本适中等特点。中精度型晶振主要应用于对频率稳定性要求较高的场合，如通信设备、导航设备、仪器仪表等。普通型晶振是指输出频率的误差在±50ppm以上的一种晶振，它具有功耗小、体积小、成本低等优点，但也有频率稳定性低、温度特性差、相位噪声高等缺点。普通型晶振主要应用于对频率稳定性要求不高的场合，如消费电子、玩具、遥控器等。

晶振的性能指标

        晶振的性能指标主要有以下几种：

        01.谐振频率：指晶振在无外部负载电容时的输出频率，它由晶体的切割方式、几何形状、尺寸等决定，一般用Hz或者kHz表示。

        02.负载电容：指晶振在电路中与外部元件并联时，所需的外部负载电容，它会影响晶振的输出频率，一般用pF表示。

        03.频率偏差：指晶振的实际输出频率与标称输出频率之间的差值，它由晶体的制造误差、老化、温度变化、电压变化等因素引起，一般用ppm表示。

        04.频率稳定度：指晶振在规定的温度范围、电压范围和时间范围内，输出频率的变化量，它反映了晶振的稳定性，一般用ppm表示。

        05.相位噪声：指晶振输出信号的相位与理想信号的相位之间的随机波动，它反映了晶振输出信号的纯度，一般用dBc/Hz表示。

        06.起动时间：指晶振从加电到达稳定输出状态所需的时间，它反映了晶振的响应速度，一般用ms表示。

        07.功耗：指晶振在工作状态下消耗的电能，它反映了晶振的效率，一般用mW表示。

晶振的应用领域

        晶振在各种电子设备中都有着重要的作用，根据不同的应用场合和要求，可以选择不同类型和性能的晶振。常见的应用领域有以下几种：

        01.通信设备：如手机、无线电、卫星电话等，需要使用高精度、高稳定度、高纯度的晶振作为时钟信号或者基准频率，以保证通信质量和效率。

        02.导航设备：如GPS、北斗导航等，需要使用高精度、高稳定度、高纯度的晶振作为时钟信号或者基准频率，以保证定位精度和可靠性。

        03.仪器仪表：如示波器、频谱仪、计数器等，需要使用高精度、高稳定度、高纯度的晶振作为时钟信号或者基准频率，以保证测量精度和可靠性。

        04.消费电子：如电视机、音响、游戏机等，需要使用低功耗、低成本、低频段的晶振作为时钟信号或者基准频率，以保证功能实现和成本控制。

        05.玩具：如遥控车、飞机等，需要使用低功耗、低成本、低频段的晶振作为时钟信号或者基准频率，以保证功能实现和成本控制。