深圳市億金電子帶你快速認識晶振
來源：http://www.worldtalentltd.com 作者：億金電子 2021年12月25
晶振，在板子上看上去一個不起眼的小器件，但是在數字電路里，就像是整個電路的心臟。數字電路的所有工作都離不開時鐘，晶振的好壞，晶振電路設計的好壞，會影響到整個系統的穩定性。所以說晶振是智能硬件的“心臟”。
每個單片機系統里都有晶振(晶體震蕩器)，在單片機系統里晶振的作用非常大，他結合單片機內部的電路，產生單片機所必須的時鐘頻率，單片機的一切指令的執行都是建立在這個基礎上的，晶振的提供的時鐘頻率越高，那單片機的運行速度也就越快。
復雜的電子產品，晶振是必須的，而RC或LC振蕩無法企及，原因就是信號的穩定性不夠，而晶振的三種切型：AT切，SC切和X切，把石英按照一定的角度切成薄片，而根據其厚度就可以給出一定的頻率信號，根據需要可以任意設計頻率值。
石英晶體俗稱水晶，成分SiO2，它不僅是較好的光學材料，而且是重要的壓電材料。晶體的主要特征是其原子或分子有規律排列，反映在宏觀上是外形的對稱性。人造水晶在高溫高壓下結晶而成。在電場的作用下，晶體內部產生應力而形變，從而產生機械振動，獲得特定的頻率。我們利用它的這種逆壓電效應特性來制造石英晶體諧振器。
一、晶振的分類：
1、從外觀上可以劃分為：圓柱晶振（DIP）、貼片晶振（SMD）。
諧振器一般分為插件（DIP）和貼片（SMD）。插件中又分為HC-49U、HC-49U/S、音叉型（圓柱）。HC-49U一般稱49U，有些采購俗稱 “高型”，而HC-49U/S一般稱49S，俗稱“矮型”。音叉型按照體積分可分為3*8，2*6，1*5，1*4等等。貼片型是按大小和腳位來分類。例如7*5（7050）、6*3.5（6035），5*3.2（5032）等等。腳位有4P和2P之分。
而振蕩器也是可以分為插件和貼片。插件的可以按大小和腳位來分。例如所謂全尺寸的，又稱長方形或者14pin，半尺寸的又稱為正方形或者8pin。不過要注意的是，這里的14pin和8pin都是指振蕩器內部核心IC的腳位數，振蕩器本身是4pin。而從不同的應用層面來分，又可分為OSC(普通有源晶振)， TCXO（溫度補償），VCXO（壓控），OCXO（恒溫）等等。
2、從工作性能上分為：石英晶體諧振器（無源）、石英晶體振蕩器（有源，帶電壓的。晶體振蕩器又可分為普通有源石英振蕩器(SPXO)、溫度補償石英振蕩器(TCXO)、電壓控制石英振蕩器(VCXO)、恒溫槽式石英振蕩器(OCXO)）。
①無源晶體——無源晶體需要用DSP片內的振蕩器。無源晶體沒有電壓的問題，信號電平是可變的，也就是說是根據起振電路來決定的，同樣的晶體可以適用于多種電壓，可用于多種不同時鐘信號電壓要求的DSP，而且價格通常也較低，因此對于一般的應用如果條件許可建議用晶體，這尤其適合于產品線豐富批量大的生產者。無源晶體相對于晶振而言其缺陷是信號質量較差，通常需要精確匹配外圍電路（用于信號匹配的電容、電感、電阻等更換不同頻率的晶體時周邊配置電路需要做相應的調整。建議采用精度較高的石英晶體，盡可能不要采用精度低的陶瓷晶振。
②有源晶振——有源晶振不需要DSP的內部振蕩器，信號質量好，比較穩定，而且連接方式相對簡單（主要是做好電源濾波，通常使用一個電容和電感構成的PI型濾波網絡，輸出端用一個小阻值的電阻過濾信號即可），不需要復雜的配置電路。有源晶振通常的用法：一腳懸空，二腳接地，三腳接輸出，四腳接電壓。相對于無源晶體，有源晶振的缺陷是其信號電平是固定的，需要選擇好合適輸出電平，靈活性較差，而且價格高。對于時序要求敏感的應用，個人認為還是有源的晶振好，因為可以選用比較精密的晶振，甚至是高檔的溫度補償晶振。有些DSP內部沒有起振電路，只能使用有源的晶振，如TI的6000系列等。有源晶振相比于無源晶體通常體積較大，但現在許多有源晶振是表貼的，體積和晶體相當，有的甚至比許多晶體還要小。有源晶振逐步演變為市場主流。
有源晶振的主要參數：
（1）總頻差：在規定的時間內，由于規定的工作和非工作參數全部組合而引起的晶體振蕩器頻率與給定標稱頻率的最大偏差。
（2） 率壓控線性：與理想（直線）函數相比的輸出頻率-輸入控制電壓傳輸特性的一種量度，它以百分數表示整個范圍頻偏的可容許非線性度。
（3）頻率溫度穩定度：在標稱電源和負載下，工作在規定溫度范圍內的不帶隱含基準溫度或帶隱含基準溫度的最大允許頻偏。
（4） 頻率老化率：在恒定的環境條件下測量振蕩器頻率時，振蕩器頻率和時間之間的關系。這種長期頻率漂移是由晶體元件和振蕩器元件的緩慢變化造成的。因此，其頻率偏移的速率叫老化率，可用規定時限后的最大變化率（如±10ppb/天，加電72小時后），或規定的時限內最大的總頻率變化（如：± 1ppm/（第一年）和±5ppm/（十年））來表示。
（5）開機特性（頻率穩定預熱時間）：指開機后一段時間（如 5 分鐘）的頻率到開機后另一段時間（如1小時）的頻率的變化率，表示了晶振達到穩定的速度。
我們知道了這些內容后，又聽到別人說過陶瓷晶振，那么相比石英晶振總會有所不同了吧，這是當然的啦
陶瓷諧振器多用在電視，DVD搖控，玩具產品等精度要求不高的產品中，而對于精度要求較高的電子儀器儀表，通信通訊等消費電子產品中，就需要石英諧振器了，而且根據不同的需要，調整頻差也要求不一。而且，晶振現在是越做越小，業內現在也只做3225的晶振，而于更小型化的2520,暫時還沒有出現，這是一個方向。早晚都會出來的。
在現實生活中，手機藍牙一般用4025或5032 13MHZ或26MHZ的貼片晶體振蕩器；而MP3，U盤大多用5032 12.000MHz的帖片晶體；對于視頻采集卡或GPS用的就更加精準一些。例如：SMD TCXO 19.2MHZ或38.4MHZ，最后通信通訊用25.000MHZ的帖片晶體。
二、與晶振相關的術語解釋專業詞：
1、標稱頻率：晶振是一種頻率元器件，每一款晶振都有自己的頻率。頻率通常會標識在產品外殼上,進口晶振品牌則會有品牌的logo標識又或字母代替。
2、溫度頻差：在規定條件下，在工作溫度范圍內相對于基準溫度（25±2℃）時工作頻率的允許偏差。
3、工作頻率：晶體與工作電路共同產生的頻率。
4、調整頻差：在規定條件下,基準溫度（25±2℃）時工作頻率相對于標稱頻率所允許的偏差。
5、負載諧振頻率（fL）：在規定條件下，晶體與一負載電容相串聯或相并聯，其組合阻抗呈現為電阻性時的兩個頻率中的一個頻率.在串聯負載電容時，負載諧振頻率是兩個頻率中較低的一個,在并聯負載電容時，則是兩個頻率中較高的一個。
6、動態電阻：串聯諧振頻率下的等效電阻。用R1表示。
7、負載諧振電阻：在負載諧振頻率時呈現的等效電阻。用RL表示.RL＝R1（1+C0/CL）2
8、激勵電平：晶體工作時所消耗功率的表征值。激勵電平可選值有：2mW、1mW、0.5mW 、0.2mW、0.1mW、50μW、20μW、10μW、1μW、0.1μW等。
9、基頻：在振動模式最低階次的振動頻率。
10、老化率：在規定條件下，晶體工作頻率隨時間而允許的相對變化。以年為時間單位衡量時稱為年老化率。
11、靜電容：等效電路中與串聯臂并接的電容，也叫并電容，通常用C0表示。
12、負載電容：與晶體一起決定負載諧振頻率fL的有效外界電容，通常用CL表示。負載電容系列是：8PF、12PF、15PF、20PF、30PF、50PF、100P。只要可能就應選推薦值：10PF、20PF、30PF、50PF、100PF。32.768K晶振常用的負載電容為12.5PF，6PF，9PF等。
13、泛音：晶體振動的機械諧波。泛音頻率與基頻頻率之比接近整數倍但不是整數倍，這是它與電氣諧波的主要區別。泛音振動有3次泛音，5次泛音，7次泛音，9次泛音等。
三、影響晶振精度的因素：
晶振的精度單位是（PPM）不僅是決定了晶振的價格，也決定了是否符合你產品的技術參數。一般常用的精度為20PPM。那么影響晶振精度的因素有哪些呢？
盡管一個石英晶體振蕩器的頻率精度是正負20PPM，但可能會因為電壓變動有正負10PPM的影響，焊接溫度有正負5PPM的影響，機械振動與沖擊有正負3PPM的影響，溫度范圍可能有正負5-20PPM的影響等等。
這些都十分常見的影響精度的因素，必須考慮進去，單石英晶體振蕩器廠商卻只告訴客戶產品的精度是正負20PPM。事實上，實際應用環境中精度可能只能達到50PPM。因此，客戶需要50PPM精度的時候，選擇了20PPM的石英晶體振蕩器是正確的。
四、晶體振蕩器選購指南：
晶體振蕩器有多種封裝，特點是電氣性能規范多種多樣。它有好幾種不同的類型：電壓控制晶體振蕩器（VCXO）、溫度補償晶體振蕩器（TCXO）、恒溫晶體振蕩器（OCXO），以及數字補償晶體振蕩器（MCXO或DTCXO），每種類型都有自己的獨特性能。如果需要使設備即開即用，您就必須選用VCXO或溫補晶振，如果要求穩定度在0.5ppm以上，則需選擇數字溫補晶振（MCXO）。模擬溫補晶振適用于穩定度要求在5ppm～0.5ppm之間的需求。VCXO只適合于穩定度要求在5ppm以下的產品。在不需要即開即用的環境下，如果需要信號穩定度超過0.1ppm的，可選用OCXO晶振。
五、頻率穩定性的考慮
晶體振蕩器的主要特性之一是工作溫度內的穩定性，它是決定振蕩器價格的重要因素。穩定性愈高或溫度范圍愈寬，器件的價格亦愈高。工業級標準規定的-40～+75℃這個范圍往往只是出于設計者們的習慣，倘若-30～+70℃已經夠用，那么就不必去追求更寬的溫度范圍。設計工程師要慎密決定特定應用的實際需要，然后規定振蕩器的穩定度。指標過高意味著花錢愈多。晶體老化是造成頻率變化的又一重要因素。根據目標產品的預期壽命不同，有多種方法可以減弱這種影響。晶體老化會使輸出頻率按照對數曲線發生變化，也就是說在產品使用的第一年，這種現象才最為顯著。例如，使用10年以上的晶體，其老化速度大約是第一年的3倍。采用特殊的晶體加工工藝可以改善這種情況，也可以采用調節的辦法解決，比如，可以在控制引腳上施加電壓（即增加電壓控制功能）等。
與穩定度有關的其他因素還包括電源電壓、負載變化、相位噪聲和抖動，這些指標應該規定出來。對于工業產品，有時還需要提出振動、沖擊方面的指標，軍用品和宇航設備的要求往往更多，比如壓力變化時的容差、受輻射時的容差，等等。
輸出
必須考慮的其它參數是輸出類型、相位噪聲、抖動、電壓特性、負載特性、功耗、封裝形式，對于工業產品，有時還要考慮沖擊和振動、以及電磁干擾（EMI）。晶體振蕩器可HCMOS/TTL兼容、ACMOS兼容、ECL和正弦波輸出。每種輸出類型都有它的獨特波形特性和用途。應該關注三態或互補輸出的要求。對稱性、上升和下降時間以及邏輯電平對某些應用來說也要作出規定。許多DSP和通信芯片組往往需要嚴格的對稱性（45%至55%）和快速的上升和下降時間（小于5ns）。相位噪聲和抖動：在頻域測量獲得的相位噪聲是短期穩定度的真實量度。它可測量到中心頻率的1Hz之內和通常測量到1MHz。晶體振蕩器的相位噪聲在遠離中心頻率的頻率下有所改善。TCXO和OCXO振蕩器以及其它利用基波或諧波方式的晶體振蕩器具有最好的相位噪聲性能。采用鎖相環合成器產生輸出頻率的振蕩器比采用非鎖相環技術的振蕩器一般呈現較差的相位噪聲性能。
抖動與相位噪聲相關，但是它在時域下測量。以微微秒表示的抖動可用有效值或峰—峰值測出。許多應用，例如通信網絡、無線數據傳輸、ATM和SONET要求必須滿足嚴格的拌動指標。需要密切注意在這些系統中應用的振蕩器的抖動和相位噪聲特性。
電源和負載的影響：振蕩器的頻率穩定性亦受到振蕩器電源電壓變動以及振蕩器負載變動的影響。正確選擇振蕩器可將這些影響減到最少。設計者應在建議的電源電壓容差和負載下檢驗振蕩器的性能。不能期望只能額定驅動15pF的振蕩器在驅動50pF時會有好的表現。在超過建議的電源電壓下工作的振蕩器亦會呈現較差的波形和穩定性。對于需要電池供電的器件，一定要考慮功耗。引入3.3V的產品必然要開發在3.3V下工作的振蕩器。較低的電壓允許產品在低功率下運行。大部分市售的表面貼裝振蕩器在3.3V下工作。許多采用傳統5V器件的穿孔式振蕩器正在重新設計，以便3.3V下工作。
封裝
與其它電子元件相似，時鐘振蕩器亦采用愈來愈小型的封裝。根據客戶的需要制作各種類型、不同尺寸的晶體振蕩器（具體資料請參看產品手冊）。通常，較小型的器件比較大型的表面貼裝或穿孔封裝器件更昂貴。所以，小型封裝往往要在性能、輸出選擇和頻率選擇之間作出折衷。
工作環境
晶體振蕩器實際應用的環境需要慎重考慮。例如，高強度的振動或沖擊會給振蕩器帶來問題。除了可能產生物理損壞，振動或沖擊可在某些頻率下引起錯誤的動作。這些外部感應的擾動會產生頻率跳動、增加噪聲份量以及間歇性振蕩器失效。對于要求特殊EMI兼容的應用，EMI是另一個要優先考慮的問題。除了采用合適的PC母板布局技術，重要的是選擇可提供輻射量最小的時鐘振蕩器。一般來說，具有較慢上升/下降時間的振蕩器呈現較好的EMI特性。
檢測
對于晶振的檢測，通常僅能用示波器（需要通過電路板給予加電）或頻率計實現。萬用表或其它測試儀等是無法測量的。如果沒有條件或沒有辦法判斷其好壞時，那只能采用代換法了，這也是行之有效的。
晶振常見的故障有：（a）內部漏電；（b）內部開路；（c）變質頻偏；（d）與其相連的外圍電容漏電。從這些故障看，使用萬用表的高阻檔和測試儀的Ⅵ曲線功能應能檢查出（C),(D）項的故障，但這將取決于它的損壞程度。
總結：器件選型時一般都要留出一些余量，以保證產品的可靠性。選用較高檔的器件可以進一步降低失效概率，帶來潛在的效益，這一點在比較產品價格的時候也要考慮到。要使振蕩器的“整體性能”趨于平衡、合理，這就需要權衡諸如穩定度、工作溫度范圍、晶體老化效應、相位噪聲、成本等多方面因素，這里的成本不僅僅包含器件的價格，而且包含產品全壽命的使用成本。
五、晶振體積變化趨勢及優點：
電子行業的朋友們都知道：32.768K晶振在鐘表里面必不可少被稱為表晶。近年來整個晶體行業也在不斷隨著市場需求的改變而變化。最明顯的就是晶振尺寸的變化，如圖我們可以看到近年來晶體體積的變化趨勢。
一般民用產品使用的是普通晶體諧振器，由于一些高端智能產品對晶振的要求更加嚴格，使用的是振蕩器。振蕩器的優勢：快速啟動，低電壓工作，低電平驅動和低電流消耗已成為一個趨勢，電源電壓一般為3.3V。許多TCXO和VCXO產品，電流損耗不超過2mA。石英晶體振蕩器的快速啟動技術也取得突破性進展。
六、應用：
晶振的應用非常廣泛，常用于：智能手機、平板電腦、藍牙、數碼產品、LED顯示屏、通訊設備、安防產品、數碼科技、汽車電子、智能機器人、醫療設備、無人機以及高端的航空領域等。還被廣泛應用到軍、民用通信電臺，微波通信設備，程控電話交換機，無線電綜合測試儀，BP機、移動電話發射臺，高檔頻率計數器、GPS、衛星通信、遙控移動設備等等。90%的電子設備中都有用到晶振，它是是電子產品里面的“小心臟”。
應用于不同的產品要求都有所不同，晶體行業在幾年來也在隨著各種智能產品的橫空出世不但地發生改變，以滿足電子行業的市場需求，從以前的大體積插件轉變為如今的超小超薄型貼片晶體，精度越來越小，使產品變得更加穩定。
電腦：
電腦里面用到一款49S貼片晶振。當我們電腦啟動的時候就需要晶體的頻率傳送命令從最初的開機動作開始。電腦里面還使用到了一款圓柱32.768KHZ晶振，是顯示時間的作用。
相機：
相機里面有用到插件晶振32.768K和貼片晶振5032的12M，開機需要晶振來傳達這個命令使其開機，我們拍攝時需要晶振來輸送這個信號,才能夠使他正常工作。
智能家居：
包括空調、燈、窗簾、安防、監控等等產品，都需要無線傳輸模塊，它們通過藍牙、WIFI或者是ZIGBEE等協議，將模塊從一端發到另一端，或者通過手機控制。一般來說，智能硬件產品都需要進行數據傳輸，少不了無線傳輸模塊，而晶振，在無線模塊里是非常核心的元件。將晶振放置在模塊里，應用在實際產品中，這些產品才有了智能化的可能。目前晶振產品不斷再往智能硬件方向研制，往貼片化、小尺寸方向發展。平常一般的家電，加上一個模塊，變成了一個智能家居，通過手機或是APP管理，就變成了智能化。例如一個2。4G的模塊，再加上晶振，在加上一些軟件的團隊，就可以把這個東西做出來。如今晶振不斷實現從大尺寸到小尺寸的精細化發展，與智能硬件產品相匹配。隨著智能硬件的廣泛普及，晶振行業將迎來一個更大的市場發展空間，更的發展前景。
物聯網：
物聯網是一門復雜的應用技術，它所涵蓋的范圍很廣，它不僅涵蓋了微波技術與電磁學理論，而且還涉及到了無限通信原理以及半導體集成電路技術，是一項集多學科融合的新興應用技術。而在無線通信原理應用中，有一款晶振是比較重要的，那就是3225尺寸的24Mhz石英晶體諧振器，其主要作用便是起到發送和接受頻率信號。因此，它為石英晶振帶來的第一大機遇，隨著物聯網發展，石英晶振也變成了熱門的產品。
白色家電：
家里常用的白色家電無外乎，電飯煲、電磁爐、榨汁機和微波爐等等，這些無一例外都存在加熱的功能，而這些家電在使用單片機MCU控制的時候，必須要在線路中加上晶振—壓電石英晶振或者壓電陶瓷晶振，在單片機計算時提供一個穩定的頻率，再根據單片機的指令實現每個按鍵對應的功能。
一般的消費類電子應用的單片機，對晶振要求的精度不嚴的時候，會采用壓電陶瓷晶振如：ZTA4.0MG，4.000MHz按照千分比的精度換算為頻差是12KHz,一般的單片是可以正常工作的。
LED顯示屏：
LED顯示屏里面需要應用到32.768K圓柱晶體以及一款石英貼片晶體。32。768K在其中主要是起著顯示的作用，32.768K是晶體的一種頻率，當然這種頻率同時被稱為“表晶”主要是顯示時間的作用，通常應用于所有與時間系統有關的產品。貼片晶振主要是為產品提供穩定頻率的作用。所以說LED的大是離不開晶振的支撐。
汽車電子：
車載用晶振從插腳型產品8045-5032-3225和小型化轉變。這是由于晶體產品整體的包裝都在往小型化方向轉變。加上汽車特殊的高溫動作（+-150℃）的要求，對提高焊接裂紋耐性等的要求也提高了。特別是為了提高ECU的處理性能，動作頻率趨于高頻化，可以遇見小型話的需要將更加激烈。車載用電子元器件中。
1 、廣范圍的動作溫度（-40~+-125℃、根據場合不同也可達到+-150℃）
2、AEC-Q200所代表的高信賴性
3、零缺陷等品質的高要求
安防：
49SMD和49S是目前非常成熟，國內生產穩定的晶體，在安防產品的興起，需求不斷加大。
1、安防類主要用到的頻率為：13.560MHz，24.000MHz，12.270MHz，17.3744MHz，18.9375MHz，28.375MHz，37.875MHz，38.13986MHz
2、對講機主要用到的頻率為：21.400MHz，21.7000MHz。同時還應用到門禁系統、可視電話/對講門、小區智能化控制系統等……
其他應用......
七、晶振不起振原因分析：
遇到單片機晶振不起振是常見現象，那么引起晶振不起振的原因有哪些呢?
① PCB板布線錯誤;②單片機質量有問題;③ 晶振質量有問題;
④負載電容或匹配電容與晶振不匹配或者電容質量有問題;⑤PCB板受潮，導致阻抗失配而不能起振;⑥ 晶振電路的走線過長;
⑦晶振兩腳之間有走線;⑧外圍電路的影響。
解決方案，建議按如下方法逐個排除故障：
① 排除電路錯誤的可能性，因此可以用相應型號單片機的推薦電路進行比較。② 排除外圍元件不良的可能性，因為外圍零件無非為電阻，電容，很容易鑒別是否為良品。③ 排除晶振為停振品的可能性，因為不會只試了一二個晶振。④試著改換晶體兩端的電容，也許晶振就能起振了，電容的大小請參考晶振的使用說明。⑤在PCB布線時晶振電路的走線應盡量短且盡可能靠近IC，杜絕在晶振兩腳間走線。
每個單片機系統里都有晶振(晶體震蕩器)，在單片機系統里晶振的作用非常大，他結合單片機內部的電路，產生單片機所必須的時鐘頻率，單片機的一切指令的執行都是建立在這個基礎上的，晶振的提供的時鐘頻率越高，那單片機的運行速度也就越快。
復雜的電子產品，晶振是必須的，而RC或LC振蕩無法企及，原因就是信號的穩定性不夠，而晶振的三種切型：AT切，SC切和X切，把石英按照一定的角度切成薄片，而根據其厚度就可以給出一定的頻率信號，根據需要可以任意設計頻率值。
石英晶體俗稱水晶，成分SiO2，它不僅是較好的光學材料，而且是重要的壓電材料。晶體的主要特征是其原子或分子有規律排列，反映在宏觀上是外形的對稱性。人造水晶在高溫高壓下結晶而成。在電場的作用下，晶體內部產生應力而形變，從而產生機械振動，獲得特定的頻率。我們利用它的這種逆壓電效應特性來制造石英晶體諧振器。
1、從外觀上可以劃分為：圓柱晶振（DIP）、貼片晶振（SMD）。
諧振器一般分為插件（DIP）和貼片（SMD）。插件中又分為HC-49U、HC-49U/S、音叉型（圓柱）。HC-49U一般稱49U，有些采購俗稱 “高型”，而HC-49U/S一般稱49S，俗稱“矮型”。音叉型按照體積分可分為3*8，2*6，1*5，1*4等等。貼片型是按大小和腳位來分類。例如7*5（7050）、6*3.5（6035），5*3.2（5032）等等。腳位有4P和2P之分。
而振蕩器也是可以分為插件和貼片。插件的可以按大小和腳位來分。例如所謂全尺寸的，又稱長方形或者14pin，半尺寸的又稱為正方形或者8pin。不過要注意的是，這里的14pin和8pin都是指振蕩器內部核心IC的腳位數，振蕩器本身是4pin。而從不同的應用層面來分，又可分為OSC(普通有源晶振)， TCXO（溫度補償），VCXO（壓控），OCXO（恒溫）等等。
2、從工作性能上分為：石英晶體諧振器（無源）、石英晶體振蕩器（有源，帶電壓的。晶體振蕩器又可分為普通有源石英振蕩器(SPXO)、溫度補償石英振蕩器(TCXO)、電壓控制石英振蕩器(VCXO)、恒溫槽式石英振蕩器(OCXO)）。
①無源晶體——無源晶體需要用DSP片內的振蕩器。無源晶體沒有電壓的問題，信號電平是可變的，也就是說是根據起振電路來決定的，同樣的晶體可以適用于多種電壓，可用于多種不同時鐘信號電壓要求的DSP，而且價格通常也較低，因此對于一般的應用如果條件許可建議用晶體，這尤其適合于產品線豐富批量大的生產者。無源晶體相對于晶振而言其缺陷是信號質量較差，通常需要精確匹配外圍電路（用于信號匹配的電容、電感、電阻等更換不同頻率的晶體時周邊配置電路需要做相應的調整。建議采用精度較高的石英晶體，盡可能不要采用精度低的陶瓷晶振。
②有源晶振——有源晶振不需要DSP的內部振蕩器，信號質量好，比較穩定，而且連接方式相對簡單（主要是做好電源濾波，通常使用一個電容和電感構成的PI型濾波網絡，輸出端用一個小阻值的電阻過濾信號即可），不需要復雜的配置電路。有源晶振通常的用法：一腳懸空，二腳接地，三腳接輸出，四腳接電壓。相對于無源晶體，有源晶振的缺陷是其信號電平是固定的，需要選擇好合適輸出電平，靈活性較差，而且價格高。對于時序要求敏感的應用，個人認為還是有源的晶振好，因為可以選用比較精密的晶振，甚至是高檔的溫度補償晶振。有些DSP內部沒有起振電路，只能使用有源的晶振，如TI的6000系列等。有源晶振相比于無源晶體通常體積較大，但現在許多有源晶振是表貼的，體積和晶體相當，有的甚至比許多晶體還要小。有源晶振逐步演變為市場主流。
有源晶振的主要參數：
（1）總頻差：在規定的時間內，由于規定的工作和非工作參數全部組合而引起的晶體振蕩器頻率與給定標稱頻率的最大偏差。
（2） 率壓控線性：與理想（直線）函數相比的輸出頻率-輸入控制電壓傳輸特性的一種量度，它以百分數表示整個范圍頻偏的可容許非線性度。
（3）頻率溫度穩定度：在標稱電源和負載下，工作在規定溫度范圍內的不帶隱含基準溫度或帶隱含基準溫度的最大允許頻偏。
（4） 頻率老化率：在恒定的環境條件下測量振蕩器頻率時，振蕩器頻率和時間之間的關系。這種長期頻率漂移是由晶體元件和振蕩器元件的緩慢變化造成的。因此，其頻率偏移的速率叫老化率，可用規定時限后的最大變化率（如±10ppb/天，加電72小時后），或規定的時限內最大的總頻率變化（如：± 1ppm/（第一年）和±5ppm/（十年））來表示。
（5）開機特性（頻率穩定預熱時間）：指開機后一段時間（如 5 分鐘）的頻率到開機后另一段時間（如1小時）的頻率的變化率，表示了晶振達到穩定的速度。
我們知道了這些內容后，又聽到別人說過陶瓷晶振，那么相比石英晶振總會有所不同了吧，這是當然的啦
陶瓷諧振器多用在電視，DVD搖控，玩具產品等精度要求不高的產品中，而對于精度要求較高的電子儀器儀表，通信通訊等消費電子產品中，就需要石英諧振器了，而且根據不同的需要，調整頻差也要求不一。而且，晶振現在是越做越小，業內現在也只做3225的晶振，而于更小型化的2520,暫時還沒有出現，這是一個方向。早晚都會出來的。
在現實生活中，手機藍牙一般用4025或5032 13MHZ或26MHZ的貼片晶體振蕩器；而MP3，U盤大多用5032 12.000MHz的帖片晶體；對于視頻采集卡或GPS用的就更加精準一些。例如：SMD TCXO 19.2MHZ或38.4MHZ，最后通信通訊用25.000MHZ的帖片晶體。
二、與晶振相關的術語解釋專業詞：
1、標稱頻率：晶振是一種頻率元器件，每一款晶振都有自己的頻率。頻率通常會標識在產品外殼上,進口晶振品牌則會有品牌的logo標識又或字母代替。
2、溫度頻差：在規定條件下，在工作溫度范圍內相對于基準溫度（25±2℃）時工作頻率的允許偏差。
3、工作頻率：晶體與工作電路共同產生的頻率。
4、調整頻差：在規定條件下,基準溫度（25±2℃）時工作頻率相對于標稱頻率所允許的偏差。
5、負載諧振頻率（fL）：在規定條件下，晶體與一負載電容相串聯或相并聯，其組合阻抗呈現為電阻性時的兩個頻率中的一個頻率.在串聯負載電容時，負載諧振頻率是兩個頻率中較低的一個,在并聯負載電容時，則是兩個頻率中較高的一個。
6、動態電阻：串聯諧振頻率下的等效電阻。用R1表示。
7、負載諧振電阻：在負載諧振頻率時呈現的等效電阻。用RL表示.RL＝R1（1+C0/CL）2
8、激勵電平：晶體工作時所消耗功率的表征值。激勵電平可選值有：2mW、1mW、0.5mW 、0.2mW、0.1mW、50μW、20μW、10μW、1μW、0.1μW等。
9、基頻：在振動模式最低階次的振動頻率。
10、老化率：在規定條件下，晶體工作頻率隨時間而允許的相對變化。以年為時間單位衡量時稱為年老化率。
11、靜電容：等效電路中與串聯臂并接的電容，也叫并電容，通常用C0表示。
12、負載電容：與晶體一起決定負載諧振頻率fL的有效外界電容，通常用CL表示。負載電容系列是：8PF、12PF、15PF、20PF、30PF、50PF、100P。只要可能就應選推薦值：10PF、20PF、30PF、50PF、100PF。32.768K晶振常用的負載電容為12.5PF，6PF，9PF等。
13、泛音：晶體振動的機械諧波。泛音頻率與基頻頻率之比接近整數倍但不是整數倍，這是它與電氣諧波的主要區別。泛音振動有3次泛音，5次泛音，7次泛音，9次泛音等。
三、影響晶振精度的因素：
晶振的精度單位是（PPM）不僅是決定了晶振的價格，也決定了是否符合你產品的技術參數。一般常用的精度為20PPM。那么影響晶振精度的因素有哪些呢？
盡管一個石英晶體振蕩器的頻率精度是正負20PPM，但可能會因為電壓變動有正負10PPM的影響，焊接溫度有正負5PPM的影響，機械振動與沖擊有正負3PPM的影響，溫度范圍可能有正負5-20PPM的影響等等。
這些都十分常見的影響精度的因素，必須考慮進去，單石英晶體振蕩器廠商卻只告訴客戶產品的精度是正負20PPM。事實上，實際應用環境中精度可能只能達到50PPM。因此，客戶需要50PPM精度的時候，選擇了20PPM的石英晶體振蕩器是正確的。
四、晶體振蕩器選購指南：
晶體振蕩器有多種封裝，特點是電氣性能規范多種多樣。它有好幾種不同的類型：電壓控制晶體振蕩器（VCXO）、溫度補償晶體振蕩器（TCXO）、恒溫晶體振蕩器（OCXO），以及數字補償晶體振蕩器（MCXO或DTCXO），每種類型都有自己的獨特性能。如果需要使設備即開即用，您就必須選用VCXO或溫補晶振，如果要求穩定度在0.5ppm以上，則需選擇數字溫補晶振（MCXO）。模擬溫補晶振適用于穩定度要求在5ppm～0.5ppm之間的需求。VCXO只適合于穩定度要求在5ppm以下的產品。在不需要即開即用的環境下，如果需要信號穩定度超過0.1ppm的，可選用OCXO晶振。
五、頻率穩定性的考慮
晶體振蕩器的主要特性之一是工作溫度內的穩定性，它是決定振蕩器價格的重要因素。穩定性愈高或溫度范圍愈寬，器件的價格亦愈高。工業級標準規定的-40～+75℃這個范圍往往只是出于設計者們的習慣，倘若-30～+70℃已經夠用，那么就不必去追求更寬的溫度范圍。設計工程師要慎密決定特定應用的實際需要，然后規定振蕩器的穩定度。指標過高意味著花錢愈多。晶體老化是造成頻率變化的又一重要因素。根據目標產品的預期壽命不同，有多種方法可以減弱這種影響。晶體老化會使輸出頻率按照對數曲線發生變化，也就是說在產品使用的第一年，這種現象才最為顯著。例如，使用10年以上的晶體，其老化速度大約是第一年的3倍。采用特殊的晶體加工工藝可以改善這種情況，也可以采用調節的辦法解決，比如，可以在控制引腳上施加電壓（即增加電壓控制功能）等。
與穩定度有關的其他因素還包括電源電壓、負載變化、相位噪聲和抖動，這些指標應該規定出來。對于工業產品，有時還需要提出振動、沖擊方面的指標，軍用品和宇航設備的要求往往更多，比如壓力變化時的容差、受輻射時的容差，等等。
輸出
必須考慮的其它參數是輸出類型、相位噪聲、抖動、電壓特性、負載特性、功耗、封裝形式，對于工業產品，有時還要考慮沖擊和振動、以及電磁干擾（EMI）。晶體振蕩器可HCMOS/TTL兼容、ACMOS兼容、ECL和正弦波輸出。每種輸出類型都有它的獨特波形特性和用途。應該關注三態或互補輸出的要求。對稱性、上升和下降時間以及邏輯電平對某些應用來說也要作出規定。許多DSP和通信芯片組往往需要嚴格的對稱性（45%至55%）和快速的上升和下降時間（小于5ns）。相位噪聲和抖動：在頻域測量獲得的相位噪聲是短期穩定度的真實量度。它可測量到中心頻率的1Hz之內和通常測量到1MHz。晶體振蕩器的相位噪聲在遠離中心頻率的頻率下有所改善。TCXO和OCXO振蕩器以及其它利用基波或諧波方式的晶體振蕩器具有最好的相位噪聲性能。采用鎖相環合成器產生輸出頻率的振蕩器比采用非鎖相環技術的振蕩器一般呈現較差的相位噪聲性能。
抖動與相位噪聲相關，但是它在時域下測量。以微微秒表示的抖動可用有效值或峰—峰值測出。許多應用，例如通信網絡、無線數據傳輸、ATM和SONET要求必須滿足嚴格的拌動指標。需要密切注意在這些系統中應用的振蕩器的抖動和相位噪聲特性。
電源和負載的影響：振蕩器的頻率穩定性亦受到振蕩器電源電壓變動以及振蕩器負載變動的影響。正確選擇振蕩器可將這些影響減到最少。設計者應在建議的電源電壓容差和負載下檢驗振蕩器的性能。不能期望只能額定驅動15pF的振蕩器在驅動50pF時會有好的表現。在超過建議的電源電壓下工作的振蕩器亦會呈現較差的波形和穩定性。對于需要電池供電的器件，一定要考慮功耗。引入3.3V的產品必然要開發在3.3V下工作的振蕩器。較低的電壓允許產品在低功率下運行。大部分市售的表面貼裝振蕩器在3.3V下工作。許多采用傳統5V器件的穿孔式振蕩器正在重新設計，以便3.3V下工作。
封裝
與其它電子元件相似，時鐘振蕩器亦采用愈來愈小型的封裝。根據客戶的需要制作各種類型、不同尺寸的晶體振蕩器（具體資料請參看產品手冊）。通常，較小型的器件比較大型的表面貼裝或穿孔封裝器件更昂貴。所以，小型封裝往往要在性能、輸出選擇和頻率選擇之間作出折衷。
工作環境
晶體振蕩器實際應用的環境需要慎重考慮。例如，高強度的振動或沖擊會給振蕩器帶來問題。除了可能產生物理損壞，振動或沖擊可在某些頻率下引起錯誤的動作。這些外部感應的擾動會產生頻率跳動、增加噪聲份量以及間歇性振蕩器失效。對于要求特殊EMI兼容的應用，EMI是另一個要優先考慮的問題。除了采用合適的PC母板布局技術，重要的是選擇可提供輻射量最小的時鐘振蕩器。一般來說，具有較慢上升/下降時間的振蕩器呈現較好的EMI特性。
檢測
對于晶振的檢測，通常僅能用示波器（需要通過電路板給予加電）或頻率計實現。萬用表或其它測試儀等是無法測量的。如果沒有條件或沒有辦法判斷其好壞時，那只能采用代換法了，這也是行之有效的。
晶振常見的故障有：（a）內部漏電；（b）內部開路；（c）變質頻偏；（d）與其相連的外圍電容漏電。從這些故障看，使用萬用表的高阻檔和測試儀的Ⅵ曲線功能應能檢查出（C),(D）項的故障，但這將取決于它的損壞程度。
總結：器件選型時一般都要留出一些余量，以保證產品的可靠性。選用較高檔的器件可以進一步降低失效概率，帶來潛在的效益，這一點在比較產品價格的時候也要考慮到。要使振蕩器的“整體性能”趨于平衡、合理，這就需要權衡諸如穩定度、工作溫度范圍、晶體老化效應、相位噪聲、成本等多方面因素，這里的成本不僅僅包含器件的價格，而且包含產品全壽命的使用成本。
五、晶振體積變化趨勢及優點：
電子行業的朋友們都知道：32.768K晶振在鐘表里面必不可少被稱為表晶。近年來整個晶體行業也在不斷隨著市場需求的改變而變化。最明顯的就是晶振尺寸的變化，如圖我們可以看到近年來晶體體積的變化趨勢。
一般民用產品使用的是普通晶體諧振器，由于一些高端智能產品對晶振的要求更加嚴格，使用的是振蕩器。振蕩器的優勢：快速啟動，低電壓工作，低電平驅動和低電流消耗已成為一個趨勢，電源電壓一般為3.3V。許多TCXO和VCXO產品，電流損耗不超過2mA。石英晶體振蕩器的快速啟動技術也取得突破性進展。
六、應用：
晶振的應用非常廣泛，常用于：智能手機、平板電腦、藍牙、數碼產品、LED顯示屏、通訊設備、安防產品、數碼科技、汽車電子、智能機器人、醫療設備、無人機以及高端的航空領域等。還被廣泛應用到軍、民用通信電臺，微波通信設備，程控電話交換機，無線電綜合測試儀，BP機、移動電話發射臺，高檔頻率計數器、GPS、衛星通信、遙控移動設備等等。90%的電子設備中都有用到晶振，它是是電子產品里面的“小心臟”。
應用于不同的產品要求都有所不同，晶體行業在幾年來也在隨著各種智能產品的橫空出世不但地發生改變，以滿足電子行業的市場需求，從以前的大體積插件轉變為如今的超小超薄型貼片晶體，精度越來越小，使產品變得更加穩定。
電腦：
電腦里面用到一款49S貼片晶振。當我們電腦啟動的時候就需要晶體的頻率傳送命令從最初的開機動作開始。電腦里面還使用到了一款圓柱32.768KHZ晶振，是顯示時間的作用。
相機：
相機里面有用到插件晶振32.768K和貼片晶振5032的12M，開機需要晶振來傳達這個命令使其開機，我們拍攝時需要晶振來輸送這個信號,才能夠使他正常工作。
智能家居：
包括空調、燈、窗簾、安防、監控等等產品，都需要無線傳輸模塊，它們通過藍牙、WIFI或者是ZIGBEE等協議，將模塊從一端發到另一端，或者通過手機控制。一般來說，智能硬件產品都需要進行數據傳輸，少不了無線傳輸模塊，而晶振，在無線模塊里是非常核心的元件。將晶振放置在模塊里，應用在實際產品中，這些產品才有了智能化的可能。目前晶振產品不斷再往智能硬件方向研制，往貼片化、小尺寸方向發展。平常一般的家電，加上一個模塊，變成了一個智能家居，通過手機或是APP管理，就變成了智能化。例如一個2。4G的模塊，再加上晶振，在加上一些軟件的團隊，就可以把這個東西做出來。如今晶振不斷實現從大尺寸到小尺寸的精細化發展，與智能硬件產品相匹配。隨著智能硬件的廣泛普及，晶振行業將迎來一個更大的市場發展空間，更的發展前景。
物聯網：
物聯網是一門復雜的應用技術，它所涵蓋的范圍很廣，它不僅涵蓋了微波技術與電磁學理論，而且還涉及到了無限通信原理以及半導體集成電路技術，是一項集多學科融合的新興應用技術。而在無線通信原理應用中，有一款晶振是比較重要的，那就是3225尺寸的24Mhz石英晶體諧振器，其主要作用便是起到發送和接受頻率信號。因此，它為石英晶振帶來的第一大機遇，隨著物聯網發展，石英晶振也變成了熱門的產品。
白色家電：
家里常用的白色家電無外乎，電飯煲、電磁爐、榨汁機和微波爐等等，這些無一例外都存在加熱的功能，而這些家電在使用單片機MCU控制的時候，必須要在線路中加上晶振—壓電石英晶振或者壓電陶瓷晶振，在單片機計算時提供一個穩定的頻率，再根據單片機的指令實現每個按鍵對應的功能。
一般的消費類電子應用的單片機，對晶振要求的精度不嚴的時候，會采用壓電陶瓷晶振如：ZTA4.0MG，4.000MHz按照千分比的精度換算為頻差是12KHz,一般的單片是可以正常工作的。
LED顯示屏：
LED顯示屏里面需要應用到32.768K圓柱晶體以及一款石英貼片晶體。32。768K在其中主要是起著顯示的作用，32.768K是晶體的一種頻率，當然這種頻率同時被稱為“表晶”主要是顯示時間的作用，通常應用于所有與時間系統有關的產品。貼片晶振主要是為產品提供穩定頻率的作用。所以說LED的大是離不開晶振的支撐。
汽車電子：
車載用晶振從插腳型產品8045-5032-3225和小型化轉變。這是由于晶體產品整體的包裝都在往小型化方向轉變。加上汽車特殊的高溫動作（+-150℃）的要求，對提高焊接裂紋耐性等的要求也提高了。特別是為了提高ECU的處理性能，動作頻率趨于高頻化，可以遇見小型話的需要將更加激烈。車載用電子元器件中。
1 、廣范圍的動作溫度（-40~+-125℃、根據場合不同也可達到+-150℃）
2、AEC-Q200所代表的高信賴性
3、零缺陷等品質的高要求
安防：
49SMD和49S是目前非常成熟，國內生產穩定的晶體，在安防產品的興起，需求不斷加大。
1、安防類主要用到的頻率為：13.560MHz，24.000MHz，12.270MHz，17.3744MHz，18.9375MHz，28.375MHz，37.875MHz，38.13986MHz
2、對講機主要用到的頻率為：21.400MHz，21.7000MHz。同時還應用到門禁系統、可視電話/對講門、小區智能化控制系統等……
其他應用......
七、晶振不起振原因分析：
遇到單片機晶振不起振是常見現象，那么引起晶振不起振的原因有哪些呢?
① PCB板布線錯誤;②單片機質量有問題;③ 晶振質量有問題;
④負載電容或匹配電容與晶振不匹配或者電容質量有問題;⑤PCB板受潮，導致阻抗失配而不能起振;⑥ 晶振電路的走線過長;
⑦晶振兩腳之間有走線;⑧外圍電路的影響。
解決方案，建議按如下方法逐個排除故障：
① 排除電路錯誤的可能性，因此可以用相應型號單片機的推薦電路進行比較。② 排除外圍元件不良的可能性，因為外圍零件無非為電阻，電容，很容易鑒別是否為良品。③ 排除晶振為停振品的可能性，因為不會只試了一二個晶振。④試著改換晶體兩端的電容，也許晶振就能起振了，電容的大小請參考晶振的使用說明。⑤在PCB布線時晶振電路的走線應盡量短且盡可能靠近IC，杜絕在晶振兩腳間走線。
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