晶振原理（晶振的分类）

石英晶体振荡器是高精度和高稳定度的振荡器，被广泛应用于彩电、计算机、遥控器等各类振荡电路中，以及通信系统中用于频率发生器、为数据处理设备产生时钟信号和为特定系统提供基准信号 。

石英晶体振荡器是利用石英晶体（二氧化硅的结晶体）的压电效应制成的一种谐振器件，它的基本构成大致是：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。

若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。它的谐振频率与晶片的切割方式、几何形状、尺寸等有关。

常见的晶振有哪些类型

晶振很多人并不是很了解，晶振在电路中有心脏之称，通过与其他元器件配合产生脉冲信号，下达指令实现工作。晶振使用广泛主要用于汽车电子、智能家居、数码电子、安防设备、通讯设备等不同领域。

晶振类型很多，根据不同性能可以分为有源晶振和无源晶振、有源晶振分温补晶振、压控晶体振荡器、压控温补晶体振荡器。无源晶振分两种材质石英晶振和陶瓷晶振。

根据不同领域设备需求不同，很多厂家选择使用台湾进口晶振以及日本进口晶振品牌。台系晶振品牌：亚陶晶振、鸿星晶振、TXC晶振、加高晶振等等，日系晶振品牌：KDS大真空晶体、精工爱普生晶振、西铁城晶振、京瓷晶振、NDK晶振等等。

石英晶振分为贴片和插件两种，插件石英晶体最常见的是圆柱晶振以及椭圆形晶体。贴片晶振封装尺寸较多，主要有7.0x5.0mm、5.0x3.2mm、3.2x2.5mm、2.0x1.6mm、1.6x1.2mm，贴片晶振封装尺寸不同在不同领域使用所展现的性能也不同。

选用晶振最关键的参数在于6点，晶振的封装尺寸、晶振的频率（有些频率较偏使用较少）、晶振的精度偏差、晶振的负载电容、晶振的温度使用范围要求、以及有源晶振的电源电压要求。根据客户在不同环境中所使用到的产品不同选择不同参数。

根据晶振的各种特性分类有哪些呢？

按制作材料分类：可分为石英晶振和陶瓷晶振。

按应用特性分类：可分为串联谐振型晶振和并联谐振型晶振。

按负载电容特性分类：可分为低负载电容型晶振和高负载电容型晶振。

按晶振的功能和实现技术分类：可以将晶振分为温度补偿晶体振荡器（TCXO）、压控晶体振荡器（VCXO）、普通晶体振荡器（SPXO）、恒温晶体振荡器（OCXO）。

按封装形式分类：可分为玻璃真空密封型晶振、金属壳封装型晶振、陶瓷封装型及塑料壳封装型晶振。

按外形分类：可分为长方形晶振、圆柱形晶振、椭圆形晶振。

按谐振频率精度分类：可分为高精度型晶振、中精度型晶振及普通型晶振。

晶振的分类

根据晶振的功能和实现技术的不同，可以将晶振分为以下四类：

1）恒温晶体振荡器（以下简称OCXO）

这类型晶振对温度稳定性的解决方案采用了恒温槽技术，将晶体置于恒温槽内，通过设置恒温工作点，使槽体保持恒温状态，在一定范围内不受外界温度影响，达到稳定输出频率的效果。这类晶振主要用于各种类型的通信设备，包括交换机、SDH传输设备、移动通信直放机、GPS接收机、电台、数字电视及军工设备等领域。根据用户需要，该类型晶振可以带压控引脚。OCXO的工作原理如下图3所示：

OCXO的主要优点是，由于采用了恒温槽技术，频率温度特性在所有类型晶振中是最好的，由于电路设计精密，其短稳和相位噪声都较好。主要缺点是功耗大、体积大，需要5分钟左右的加热时间才能正常工作等。

2）温度补偿晶体振荡器（以下简称TCXO）。

其对温度稳定性的解决方案采用了一些温度补偿手段，主要原理是通过感应环境温度，将温度信息做适当变换后控制晶振的输出频率，达到稳定输出频率的效果。传统的TCXO是采用模拟器件进行补偿，随着补偿技术的发展，很多数字化补偿大TCXO开始出现，这种数字化补偿的TCXO又叫DTCXO，用单片机进行补偿时我们称之为MCXO，由于采用了数字化技术，这一类型的晶振再温度特性上达到了很高的精度，并且能够适应更宽的工作温度范围，主要应用于军工领域和使用环境恶劣的场合。在广大研发人员的共同努力下，我公司自主开发出了高精度的MCXO，其设计原理和在世界范围都是领先的，配以高度自动化的生产测试系统，其月产可以达到5000只，其设计原理如图4。

3）普通晶体振荡器（SPXO）。

这是一种简单的晶体振荡器，通常称为钟振，其工作原理为图3中去除“压控”、“温度补偿”和“AGC”部分，完全是由晶体的自由振荡完成。这类晶振主要应用于稳定度要求不高的场合。

4）压控晶体振荡器（VCXO）。

这是根据晶振是否带压控功能来分类，带压控输入引脚的一类晶振叫VCXO，以上三种类型的晶振都可以带压控端口。