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十月 21 2019

晶振的分类有哪些?

  随着科学技术的迅猛发展,人们对电子产品的需求越来越强烈,晶振的作用也就越来越大。在这个电子信息时代,只要跟频率、信号有关的电子产品,都少不了晶振。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。它有多种封装,特点是电气性能规范多种多样;而且也有好几种不同的类型。下面一起来看看:

石英晶振

图1 石英晶振

  根据晶振的不同使用要求及特点,晶振的分类方式有很多:

  1.按制作材料:可分为石英晶振和陶瓷晶振。

  2.按外形:可分为长方形晶振,圆形晶振,椭圆形晶振。

  3.按封装形式: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。

  4.按谐振频率精度:可分为高精度型晶振,中精度型晶振,普通型晶振。

  5.按应用特性:可分为串联谐振型晶振,并联谐振型晶振。

  6.按负载电容特性:可分为低负载电容型晶振,高负载电容型晶振。

  7.电视机应用的晶振,可按功能电路分为:遥控器、行振荡电路、微处理电路、副载波电路、多制式伴音电路使用的晶振。

  8.电子钟表应用的晶振,可按石英晶片的形状分为:低频音叉型和高频圆薄片型,音叉型晶振为细圆柱外形,圆薄片型晶振为扁长方形外形。

恒温晶体振荡器

图2 恒温晶体振荡器

  9.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:

恒温晶体振荡器原理框图

  图3恒温晶体振荡器原理框图

  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,其设计原理如图4。

MCXO数字温补晶振原理框图

  图4 MCXO数字温补晶振原理框图

  (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。

  (5)时钟晶振(Clock Oscilator)

  时钟晶振是一种用逻辑门电路做成的晶体振荡器(钟振)。

  特点:采用逻辑门电路作为有源器件,可产生方波推动数字电路;频率范围:10KHz~60MHz;频率稳定度:10-4~10-5;可作时钟控制产生cp脉冲。

  (6)SMD集成晶振

  SMD集成晶振采用集成电路技术做成表面贴装的各种微小型化的晶体振荡器。

  特点:把石英晶片和集成电路组合在一起制作成微型的、表面贴装化的新型器件(SMD);频率范围:3.5~110MHz;频率稳定度:10-4~10-7;有SMD普通晶振,SMD温补晶振,SMD压控晶振等。

SMD集成晶振

SMD集成晶振

  本文总结了晶振的常用分类。选用晶振最关键的参数在于六点: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。

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