無源晶體與有源晶振的區(qū)別、應用范圍及用法

　　1、無源晶體——無源晶體需要用 DSP 片內(nèi)的振蕩器，在 datasheet 上有建議的連接方法。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(jù)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(chǎn)品線豐富批量大的生產(chǎn)者。無源晶體相對于晶振而言其缺陷是信號質(zhì)量較差，通常需要匹配電路(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(diào)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警惕。

　　2、有源晶振——有源晶振不需要 DSP 的內(nèi)部振蕩器，信號質(zhì)量好，比較穩(wěn)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(wǎng)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，甚至是的溫度補償晶振。有些 DSP 內(nèi)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(xiàn)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。

　　晶振有幾個重要參數(shù)：

　　1.晶體元件規(guī)格書中所的頻率，也是在電路設計和元件選購時首要關注的參數(shù)。晶振常用標稱頻率在1～200MHz之間，比如32768Hz、8MHz、12MHz、24MHz、125MHz等，更高的輸出頻率也常用PLL(鎖相環(huán))將低頻進行倍頻至1GHz以上。我們稱之為標稱頻率。

　　2.輸出信號的頻率不可避免會有一定的偏差，我們用頻率誤差(Frequency Tolerance)或頻率穩(wěn)定度(Frequency Stability)，用單位ppm來表示，即百萬分之一(parts per million)(1/106)，是相對標稱頻率的變化量，此值越小表示精度越高。比如，12MHz晶振偏差為±20ppm，表示它的頻率偏差為12×20Hz=±240Hz，即頻率范圍是(～Hz)

　　3.還有一個溫度頻差(Frequency Stability vs Temp)表示在特定溫度范圍內(nèi)，工作頻率相對于基準溫度時工作頻率的允許偏離，它的單位也是ppm。

　　4.另外，負載電容CL(Load capacitance)，它是電路中跨接晶體兩端的總的有效電容(不是晶振外接的匹配電容)，主要影響負載諧振頻率和等效負載諧振電阻，與晶體一起決定振蕩器電路的工作頻率，通過調(diào)整負載電容，就可以將振蕩器的工作頻率微調(diào)到標稱值。更準確而言，無源晶體的負載電容是一項非常重要的參數(shù)，因為無源晶體屬于被動元器件，所謂的被動元器件即是自身不能工作，需要外部元器件協(xié)助工作。

　　晶體老化是因為在生產(chǎn)晶體的時候存在應力、污染物、殘留氣體、結構工藝缺陷等問題。應力要經(jīng)過一段時間的變化才能穩(wěn)定，一種叫“應力補償”的晶體切割方法（SC 切割法）使晶體有較好的特性。

　　短穩(wěn)：短期穩(wěn)定度，觀察的時間為1 毫秒、10 毫秒、100 毫秒、1 秒、10 秒。晶振的輸出頻率受到內(nèi)部電路的影響(晶體的Q 值、元器件的噪音、電路的穩(wěn)定性、工作狀態(tài)等)而產(chǎn)生頻譜很寬的不穩(wěn)定。測量一連串的頻率值后，用阿倫方程計算。相位噪音也同樣可以反映短穩(wěn)的情況(要有儀器測量)。

　　重現(xiàn)性：定義：晶振經(jīng)長時間工作穩(wěn)定后關機，停機一段時間t1(如24 小時)，開機一段時間t2(如4 小時)，測得頻率f1，再停機同一段時間t1，再開機同一段時間t2，測得頻率f2。重現(xiàn)性=(f2-f1)/f2。

　　頻率壓控范圍：將頻率控制電壓從基準電壓調(diào)到規(guī)定的終點電壓，石英晶體振蕩器頻率的小峰值改變量。

　　頻率壓控線性：和理想（直線）函數(shù)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(shù)表示整個范圍頻偏的可容許非線性度。

　　晶振是有源晶振的簡稱，又叫振蕩器。英文名稱是oscillator。晶體則是無源晶振的簡稱，也叫諧振器。英文名稱是crystal.