石英晶体振荡器的发展趋势
1、小型化、薄片化和片式化：为满足移动电话为代表的便携式产品轻、薄、短小的要求，石英晶体振荡器的封装由传统的裸金属外壳覆塑料金属向陶瓷封装转变。例如TCXO这类器件的体积缩小了30～100倍。采用SMD封装的TCXO厚度不足2mm，目前5×3mm尺寸的器件已经上市。
2、高精度与高稳定度，目前无补偿式晶体振荡器总精度也能达到±25ppm，VCXO的频率稳定度在10～7℃范围内一般可达±20～100ppm，而OCXO在同一温度范围内频率稳定度一般为±0.0001～5ppm，VCXO控制在±25ppm以下。
晶振的工作原理
晶振是石英振荡器的简称，英文名为Crystal，它是时钟电路中重要的部件，它的作用是向显卡、网卡、主板等配件的各部分提供基准频率，它就像个标尺，工作频率不稳定会造成相关设备工作频率不稳定，自然容易出现问题。由于制造工艺不断提高，现在晶振的频率偏差、温度稳定性、老化率、密封性等重要技术指标都很好，已不容易出现故障，但在选用时仍可留意一下晶振的质量。晶振在应用具体起到什么作用微控制器的时钟源可以分为两类：基于机械谐振器件的时钟源，如晶振、陶瓷谐振槽路；RC（电阻、电容）振荡器。一种是皮尔斯振荡器配置，适用于晶振和陶瓷谐振槽路。另一种为简单的分立RC振荡器。基于晶振与陶瓷谐振槽路的振荡器通常能提供非常高的初始精度和较低的温度系数。RC振荡器能够快速启动，成本也比较低，但通常在整个温度和工作电源电压范围内精度较差，会在标称输出频率的5%至50%范围内变化。但其性能受环境条件和电路元件选择的影响。需认真对待振荡器电路的元件选择和线路板布局。
晶体振荡器的电路
晶体振荡器电路通过从石英谐振器获取电压信号，对其进行放大并将其反馈回谐振器来维持振荡。石英的膨胀和收缩速率是谐振频率，由晶体的切割和尺寸决定。当产生的输出频率的能量与电路中的损耗匹配时，可以维持振荡。
振荡器晶体具有两个导电板，在它们之间夹有一块石英片或音叉。在启动期间，控制电路会将晶体置于不稳定的平衡状态，并且由于系统中的正反馈，因此任何微小的噪声被放大，增加振荡。晶体谐振器也可以看作是该系统中的高频率选择滤波器：它仅使谐振频带周围的频率范围很窄，从而使其他所有信号衰减。只有谐振频率有效。当振荡器放大从晶体发出的信号时，晶体频带中的信号变得更强，主导了振荡器的输出。石英晶体的窄共振带滤除了所有不需要的频率。
石英晶体振荡器的应用
石英钟走时准、耗电省为其优点。不论是老式石英钟或是新式多功能石英钟都是以石英晶体振荡器为电路，其频率精度决定了电子钟表的走时精度。石英晶体振荡器原理的示意如图3所示，其中V1和V2构成CMOS反相器石英晶体Q与振荡电容C1及微调电容C2构成振荡系统，这里石英晶体相当于电感。振荡系统的元件参数确定了振频率。一般Q、C1及C2均为外接元件。另外R1为反馈电阻，R2为振荡的稳定电阻，它们都集成在电路内部。故无法通过改变C1或C2的数值来调整走时精度。但此时仍可用加接一只电容C有方法，来改变振荡系统参数，以调整走时精度。根据电子钟表走时的快慢，调整电容有两种接法:若走时偏快，则可在石英晶体两端并接电容C，如图4所示。此时系统总电容加大，振荡频率变低，走时减慢。若走时偏慢，则可在晶体支路中串接电容C。如图5所示。此时系统的总电容减小，振荡频率变高，走时增快。只要经过耐心的反复试验，就可以调整走时精度。因此，晶振可用于时钟信号发生器。
以上信息由专业从事国产化恒温晶体振荡器原厂的晶宇兴于2025/3/30 12:38:50发布
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