01

晶振的分類應(yīng)用

晶振分類雖然多種多樣，但是晶振的作用無非是以下2種：

1. 為系統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號(hào)。

一個(gè)系統(tǒng)共用一個(gè)晶振，便于各部分保持同步（有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻雖然使用不同的晶振，但是通過電子調(diào)頻保持同步）。

2. 與鎖相環(huán)電路配合使用，以提供系統(tǒng)所需的時(shí)鐘頻率（如果不同子系統(tǒng)需要不同頻率的時(shí)鐘信號(hào)，可以用與同一個(gè)晶振相連的不同鎖相環(huán)來提供）。

結(jié)合應(yīng)用場景中系統(tǒng)的需求，來看需要的是各個(gè)參數(shù)已定的直接應(yīng)用的晶振，還是根據(jù)調(diào)試需求去匹配阻容調(diào)試的晶體。

在以前的文章中，也說明了，晶振在電氣上可以等效成一個(gè)電容和一個(gè)電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個(gè)電容的二端網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)諧振點(diǎn)，以頻率的高低分，其中較低的頻率是串聯(lián)諧振，較高的頻率是并聯(lián)諧振。由于晶體自身的特性致使這兩個(gè)頻率的距離相當(dāng)?shù)慕咏?，在這個(gè)極窄的頻率范圍內(nèi)，晶振等效為一個(gè)電感，所以只要晶振的兩端并聯(lián)上合適的電容它就會(huì)組成并聯(lián)諧振電路。這個(gè)并聯(lián)諧振電路加到一個(gè)負(fù)反饋電路中就可以構(gòu)成正弦波振蕩電路（如圖1）。

圖 1 晶振等效電路

所以，振蕩器的實(shí)質(zhì)都是一樣的。就像玩樂高一樣，不同的配置和組合決定了振蕩器不同的參數(shù)和特點(diǎn)。如表一之中的五種振蕩器便在精度、EMI特性、敏感溫濕度、功耗等不一樣，也因此應(yīng)用于不同的產(chǎn)品有不同的優(yōu)勢(shì)。

表格 1 不同振蕩器的特點(diǎn)

既然說晶振是是數(shù)字電路的心臟，也因此是數(shù)字電路不可能不需要晶振。雖然處處可見無處不在，但筆者將晶振的應(yīng)用分為常見的六大類：消費(fèi)電子、智能家居、網(wǎng)絡(luò)通信、汽車電子、醫(yī)療系統(tǒng)、工業(yè)控制。（航天航空產(chǎn)品有著更高的要求，在此不論）

表格 2 晶振的應(yīng)用領(lǐng)域一覽

對(duì)于表格2的各個(gè)應(yīng)用中晶振，如何選型，標(biāo)準(zhǔn)是什么，我們需要從兩個(gè)方面來擴(kuò)展，分別是一般選型標(biāo)準(zhǔn)，和這些應(yīng)用領(lǐng)域的具體要求。

一般晶振的基本參數(shù)我們?cè)谏弦黄恼轮幸讶徽f過，具體到工程師如何設(shè)計(jì)便是結(jié)合晶振的主要參數(shù)來看，主要有以下幾個(gè)參數(shù)：

1、輸出頻率

2、頻率穩(wěn)定性

振蕩器的穩(wěn)定性可簡單地表述為：由于某些原因引起的頻率變化除以中心頻率。（即：穩(wěn)定性=頻率變化÷中心頻率）

3、工作溫度范圍

4、輸入電壓和功率

5、輸出波形

要選擇輸出波形以匹配振蕩器將在系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)的負(fù)載。

最常見的輸出之一是CMOS即以驅(qū)動(dòng)邏輯電平輸入（GND-VDD之間的方波）。差分方波（有兩個(gè)180°異相輸出、快速上升/下降時(shí)間、抖動(dòng)小）通常在高于約100MHz的較高頻率時(shí)使用。

LVPECL和LVDS是最通用的類型。如果振蕩器用于驅(qū)動(dòng)RF組件、如混頻器或其它具有50Ω輸入阻抗的器件，則通常會(huì)指定某個(gè)功率級(jí)別的正弦波輸出。

6、封裝尺寸和外形

總體來說，根據(jù)參數(shù)和具體應(yīng)用場景選型時(shí)一般都要留出一些余量，以保證產(chǎn)品的可靠性。選用規(guī)格較高的器件可以進(jìn)一步降低失效概率。而要使振蕩器的“整體性能”趨于平衡、合理，這就需要權(quán)衡諸如穩(wěn)定度、工作溫度范圍、晶體老化效應(yīng)、相位噪聲、成本等多方面因素，從成本和產(chǎn)品壽命兩個(gè)方面權(quán)衡考慮。

02

如何就不同的應(yīng)用選擇晶振

目前對(duì)于一些使用晶振的場合和系統(tǒng)，已經(jīng)有很大一部分形成了專用標(biāo)準(zhǔn)，頻點(diǎn)首當(dāng)其沖，此外的影響參數(shù)如溫漂等都在不同應(yīng)用（如表二）中有不同規(guī)格的具體區(qū)分。

圖 2 HKC在消費(fèi)電子、通信領(lǐng)域的客戶

消費(fèi)電子領(lǐng)域，手機(jī)使用24MHZ居多，NFC技術(shù)使用13.56MHz、27.120MHz，對(duì)講機(jī)使用21.4MHZ、21.7MHZ；電腦中主板使用14.318MHz、32.768KHz，以及24.576MHz聲卡晶振，25MHz網(wǎng)卡晶振，還有鍵盤、鼠標(biāo)、攝像頭、藍(lán)牙等使用6-12MHZ的晶振。

工控領(lǐng)域，安防系統(tǒng)常用12.000MHz、21.400MHz、18.9375MHz、19.069928MHz、28.375MHz、28.63636MHz、37.875MHz、13.560MHz、24.000MHz、12.270MHz等。