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        石英晶振按属性可划分为石英晶体振荡器(有源晶振)和石英晶体谐振器(无源晶振)。


  有源晶振 = 无源晶体+逻辑电路。有源晶振自身是一个完整的振荡器,有4只引脚分别为 VCC(接电压)、GND(接地)、OUT(时钟信号输出)、NC(悬空)。有源晶振精密度和稳定性高于无源晶振,振荡器内部本身除了有加工过的压电石英晶片外,还要有源振荡器IC,以及电阻两颗,电容两颗,有些会有一颗三级稳压管等原件。


  无源晶振结构相对简单,主要由按照一定形状切割后的石英晶片和两个电极板组成,其自身无法振荡,需要电容电阻等元器件起振。无源晶振通常只有两个脚是功能脚,其余引脚并无功能性。无源晶振具有信号电平可变、低成本、低功耗等优势,应用场景十分丰富。


  有源晶振VS无源晶振



有源晶振

无源晶振
电路连接 不需要复杂的配置电路。信号电平固定,灵活性较差 通常需要精确匹配外围电路,可适用于多种电压
引脚数量 4pin 2-4pin
精度误差 TCXO 晶振的最高精度可达到0.1ppm 贴片晶振最高精度可达到 10ppm
成本价格 ≥1.5 元(不同类型差距较大) 0.2-4.2元(SMD)(尺寸影响较大)
体积规格 ≥1.6mmx1.2mm ≥1.2mm x1.0mm
应用场景 消费电子、5G 通信、GPS 等对精度要求较高的领域 消费电子、家用电器、安防等领域


  无源晶振按封装形式进一步分为SMD无源贴片晶振和 DIP无源直插晶振


  贴片晶振主要采用先进的晶片的抛光工艺技术,使晶片表面更光洁,平行度及平面度更好,大大地降低谐振电阻,精度得到了很大的提升;同时,SMD 晶振体积小巧,适用于对尺寸要求较高的应用场景,比如智能手机、无线蓝牙、平板电脑等电子数码产品。


  DIP 晶体谐振器最常见的频率为 32.768KHz,产品普遍存在的尺寸有 3x8mm、2x6mm,体积略大于贴片晶振。此类产品通常应用于钟表、平板电脑、微型计算机、计算器、家电自动控制和工业自动控制等领域,上述终端产品给微型元器件提供的安装空间相对充裕。



SMD无源贴片晶振 DIP无源直插晶振
类型 TF型、AT型、BT型、SAW型 TF型、AT型、BT型
产品型号

外壳和基座为长方形,以底座外形长宽尺寸确定型号:

KHz:3215/2012/1610

MHz:3225/2520/2016/1612

以圆柱底面直径和高度确定型号:2x6、3x8、49S/U等
性能

KHz:计时、时间控制、频率信号

MHz:提供频率配套、稳频输出的功能

KHz:计时、时间控制、频率信号

MHz:提供频率配套、稳频输出的功能

主要原材料
水晶、基座、上盖、导电胶
水晶、基座、外壳等
生产工艺
晶片为长方形、调频工艺相对成熟、光刻镀膜难度高、封装技术门槛高
音叉形状切割工艺、调频技术难度高
主要设备
切割机、研磨机、光刻机/溅射机、点胶机、调频机、封焊机、成品分选测试机
切割机、研磨机、被银机、自动调频机、烧结设备、自动焊接炉、压封机、成品分选机及测试设备
设备来源
市场可供应成套设备,日本、中国台湾设备技术成熟。国内晶体谐振器厂商核心设备主要依靠外购
市场上设备来源较少,日本厂商自主研发;国内设备市场供应集中在成品分选设备,其他设备以晶体谐振器厂商自主研发、集成研制为主
应用场景
消费类电子、移动终端、网络设备等产品的频率配套、稳频输出的功能
消费类电子、小型电子类产品、移动终端、网络设备等产品的计时系统


  DIP 晶体谐振器最常见的频率为 32.768KHz,产品普遍存在的尺寸有 3x8mm、2x6mm,体积略大于贴片晶振。此类产品通常应用于钟表、平板电脑、微型计算机、计算器、家电自动控制和工业自动控制等领域,上述终端产品给微型元器件提供的安装空间相对充裕。


  有源晶振根据国际电工委员会(IEC)标准可分为 4 类:普通晶体振荡器、电压控制式晶体振荡器(VCXO)、温度补偿式晶体振荡(TCXO)和恒温控制式晶体振荡(OCXO)。


  普通晶体振荡器(SPXO):是最基本的有源类型,其稳定性完全由石英晶体固有特性决定。其性能与其它无源谐振器相比有了提升:即使是尺寸为 2.5mmx2.0mm 的晶振,在环境温度为-45℃至 105℃区间,也可实现±50ppm 的稳定性。


  电压控制晶振(VCXO):压控晶振中常使用 AT 切石英谐振器,通过在振荡回路中引入一个可调元件,来实现振荡频率随压控电压调节的功能。可调元件通常为变容二极管,通过外加电压使变容管的电容值发生改变,进而使谐振回路的谐振频率随之变化,达到压控的目的。


  温度补偿晶振(TCXO):如果固有频率与石英晶体的温度稳定性不能满足应用要求,可以采用温度补偿晶振。通过改变振荡回路中的负载电容,使其随温度变化来抵消因温度环境而产生的频率漂移。TCXO 的精度误差可控制在±0.5ppm 至±2ppm。


  恒温控制晶振(OCXO):具有烤腔的振荡器将晶体加热到高温,这样以来即使环境温度发生改变,晶体的温度也保持稳定。OCXO 的频率偏差可低至 0.025ppm。而这种稳定性的提升是以增加功耗为代价的,典型的 OCXO 可能需要 0.5 到 5W 的功率来维持内部温度。