隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們對(duì)電子產(chǎn)品的需求越來(lái)越強(qiáng)烈，晶振的作用也就越來(lái)越大。在這個(gè)電子信息時(shí)代，只要跟頻率、信號(hào)有關(guān)的電子產(chǎn)品，都少不了晶振。晶振在電路中有心臟之稱(chēng)，通過(guò)與其他元器件配合產(chǎn)生脈沖信號(hào)，下達(dá)指令實(shí)現(xiàn)工作。晶振使用廣泛主要用于汽車(chē)電子、智能家居、數(shù)碼電子、安防設(shè)備、通訊設(shè)備等不同領(lǐng)域。它有多種封裝，特點(diǎn)是電氣性能規(guī)范多種多樣;而且也有好幾種不同的類(lèi)型。下面一起來(lái)看看：
圖1 石英晶振
根據(jù)晶振的不同使用要求及特點(diǎn)，晶振的分類(lèi)方式有很多：
1.按制作材料：可分為石英晶振和陶瓷晶振。
2.按外形：可分為長(zhǎng)方形晶振，圓形晶振，橢圓形晶振。
3.按封裝形式：可分為玻璃真空密封型晶振，金屬殼封裝型晶振，陶瓷封裝型及塑料殼封裝型晶振。
4.按諧振頻率精度：可分為高精度型晶振，中精度型晶振，普通型晶振。
5.按應(yīng)用特性：可分為串聯(lián)諧振型晶振，并聯(lián)諧振型晶振。
6.按負(fù)載電容特性：可分為低負(fù)載電容型晶振，高負(fù)載電容型晶振。
7.電視機(jī)應(yīng)用的晶振，可按功能電路分為：遙控器、行振蕩電路、微處理電路、副載波電路、多制式伴音電路使用的晶振。
8.電子鐘表應(yīng)用的晶振，可按石英晶片的形狀分為：低頻音叉型和高頻圓薄片型，音叉型晶振為細(xì)圓柱外形，圓薄片型晶振為扁長(zhǎng)方形外形。
圖2 恒溫晶體振蕩器
9.根據(jù)晶振的功能和實(shí)現(xiàn)技術(shù)的不同，可以將晶振分為以下幾類(lèi)：
(1) 恒溫晶體振蕩器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)OCXO)
這類(lèi)型晶振對(duì)溫度穩(wěn)定性的解決方案采用了恒溫槽技術(shù)，將晶體置于恒溫槽內(nèi)，通過(guò)設(shè)置恒溫工作點(diǎn)，使槽體保持恒溫狀態(tài)，在一定范圍內(nèi)不受外界溫度影響，達(dá)到穩(wěn)定輸出頻率的效果。這類(lèi)晶振主要用于各種類(lèi)型的通信設(shè)備，包括交換機(jī)、SDH傳輸設(shè)備、移動(dòng)通信直放機(jī)、GPS接收機(jī)、電臺(tái)、數(shù)字電視及軍工設(shè)備等領(lǐng)域。根據(jù)用戶(hù)需要，該類(lèi)型晶振可以帶壓控引腳。OCXO的工作原理如下圖3所示：
圖3恒溫晶體振蕩器原理框圖
OCXO的主要優(yōu)點(diǎn)是，由于采用了恒溫槽技術(shù)，頻率溫度特性在所有類(lèi)型晶振中是最好的，由于電路設(shè)計(jì)精密，其短穩(wěn)和相位噪聲都較好。主要缺點(diǎn)是功耗大、體積大，需要5分鐘左右的加熱時(shí)間才能正常工作等。
(2) 溫度補(bǔ)償晶體振蕩器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)TCXO)
其對(duì)溫度穩(wěn)定性的解決方案采用了一些溫度補(bǔ)償手段，主要原理是通過(guò)感應(yīng)環(huán)境溫度，將溫度信息做適當(dāng)變換后控制晶振的輸出頻率，達(dá)到穩(wěn)定輸出頻率的效果。傳統(tǒng)的TCXO是采用模擬器件進(jìn)行補(bǔ)償，隨著補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展，很多數(shù)字化補(bǔ)償大TCXO開(kāi)始出現(xiàn)，這種數(shù)字化補(bǔ)償?shù)腡CXO又叫DTCXO，用單片機(jī)進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)我們稱(chēng)之為MCXO，由于采用了數(shù)字化技術(shù)，這一類(lèi)型的晶振再溫度特性上達(dá)到了很高的精度，并且能夠適應(yīng)更寬的工作溫度范圍，主要應(yīng)用于軍工領(lǐng)域和使用環(huán)境惡劣的場(chǎng)合，其設(shè)計(jì)原理如圖4。
圖4 MCXO數(shù)字溫補(bǔ)晶振原理框圖
(3) 普通晶體振蕩器(SPXO)
這是一種簡(jiǎn)單的晶體振蕩器，通常稱(chēng)為鐘振，其工作原理為圖3中去除“壓控”、“溫度補(bǔ)償”和“AGC”部分，完全是由晶體的自由振蕩完成。這類(lèi)晶振主要應(yīng)用于穩(wěn)定度要求不高的場(chǎng)合。
(4) 壓控晶體振蕩器(VCXO)
這是根據(jù)晶振是否帶壓控功能來(lái)分類(lèi)，帶壓控輸入引腳的一類(lèi)晶振叫VCXO，以上三種類(lèi)型的晶振都可以帶壓控端口。
(5)時(shí)鐘晶振(Clock Oscilator)
時(shí)鐘晶振是一種用邏輯門(mén)電路做成的晶體振蕩器(鐘振)。
特點(diǎn)：采用邏輯門(mén)電路作為有源器件，可產(chǎn)生方波推動(dòng)數(shù)字電路;頻率范圍：10KHz～60MHz;頻率穩(wěn)定度：10-4～10-5;可作時(shí)鐘控制產(chǎn)生cp脈沖。
(6)SMD集成晶振
SMD集成晶振采用集成電路技術(shù)做成表面貼裝的各種微小型化的晶體振蕩器。
特點(diǎn)：把石英晶片和集成電路組合在一起制作成微型的、表面貼裝化的新型器件(SMD);頻率范圍：3.5～110MHz;頻率穩(wěn)定度：10-4～10-7;有SMD普通晶振，SMD溫補(bǔ)晶振，SMD壓控晶振等。
SMD集成晶振
本文總結(jié)了晶振的常用分類(lèi)。選用晶振最關(guān)鍵的參數(shù)在于六點(diǎn)：晶振的封裝尺寸、晶振的頻率(有些頻率較偏使用較少)、晶振的精度偏差、晶振的負(fù)載電容、晶振的溫度使用范圍要求、以及有源晶振的電源電壓要求。根據(jù)客戶(hù)在不同環(huán)境中所使用到的產(chǎn)品不同選擇不同參數(shù)。
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