石英晶体振荡器的特点和工作原理

石英晶体振荡器（Crystal Oscillator）在国内很多人叫做有源晶振、钟振，我们在国际上查找时很多人叫做Crystal Clock Oscillator等名称，但是不管怎样，按照比较常用的分类，我们一般将石英晶体振荡器分为6类：普通晶体振荡（SPXO-Simple Packaged Crystal Oscillator），差分输出晶体振荡器（Differential Output Crystal Oscillator），电压控制式晶体振荡器（VCXO-Voltage Controlled Crystal Oscillator），温度补偿式晶体振荡（TCXO-Temperature Compensate Crystal Oscillator），恒温控制式晶体振荡（OCXO-Oven Controlled Crystal Oscillator），32.768kHz晶体振荡器（32kHz Crystal Oscillator ）。国际上分为4大类（SPXO含差分输出晶体振荡器和32.768kHz晶体振荡器、VCXO、TCXO、OCXO）。

1． 普通晶体振荡器（SPXO）可产生10^（-6）～10^（-5）量级的频率精度，标准频率1—180MHZ，频率稳定度是±50ppm，输出模式为CMOS或TTL。SPXO没有采用任何温度频率补偿措施，价格低廉，通常用作微处理器的时钟器件。封装尺寸范围从21×14×6mm到2.0×1.6×0.75mm。

2． 差分输出晶体振荡器指的输出模式上有LVPECL、LVDS、HCSL不同信号输出的普通晶体振荡器，主要以电路上的相噪这一块有特殊的抑制方法，其频率输出较高从25MHz~700MHz，频率精度常见有25ppm，50ppm，100ppm，目前在市场上常见封装有7.0×5.0mm，5.0×3.2mm和14×9.0mm，另外还有3.2×2.5mm的，我们见得比较少。

3． 电压控制式晶体振荡器（VCXO）的精度是10^（-6）～10^（-5）量级，频率范围1~700MHz，输出模式有CMOS、TTL（渐淘汰）、LVPECL、LVDS、HCSL。频率稳定度有25ppm，50ppm，100ppm等。封装尺寸基本和普通晶体振荡器一样。

4． 温度补偿式晶体振荡器（TCXO）采用温度敏感器件进行温度频率补偿，频率范围5—60MHz，频率稳定度为±0.1～±2ppm，封装尺寸如DIP14，DIP8、7050，5032，3225，2520，2016，1612等，通常用于手持电话、蜂窝电话、双向无线通信设备、可穿戴智能设备等。

5． 恒温控制式晶体振荡器（OCXO）将晶体和振荡电路置于恒温槽中，以消除环境温度变化对频率的影响。OCXO频率精度是ppb量级，对某些特殊应用甚至达到更高。频率稳定度在四种类型振荡器中最高。常见频率10MHz， 12.8MHz， 13MHz， 38.88MHz等频率。

6． 32.768kHz晶体振荡器，输出模式为CMOS，频率为32.768kHz，精度为25ppm，50ppm，常见封装为2.5×2.0mm，3.2×2.5mm，5.0×3.2mm，7.0×5.0mm这几个封装，同时TCXO也有相同封装的32.768kHz的产品，精度高。

石英晶体晶振荡器的主要参数有标称频率、输出类型、电压、老化率、频率准确度、频率稳定度，相位噪声等。

标称频率：是指晶体振荡器的标称输出频率，以MHz或kHz表示。

输出类型：主要有CMOS、TTL、LVPECL、LVDS、HCSL、Clipped Sine wave、Sine Wave等类型。

电压：工作电压，常见工作电压，1.8V，2.5V，3.3V，5.0V，12V。

老化率：随着时间的推移，频率值随着变化的大小，有年老化和日老化两种指标，也有一些厂家提到10年或20年老化率的指标。

频率准确度：通常是指常温（25度）下，所测晶振频率相对标称频率的差值。

频率稳定度：一般是指频率温度稳定度，是指在晶振的工作温度范围内频率随着温度变化的大小，一般用ppm或ppb来标示，1ppm=0.001ppm=1*10-9。

相位噪声：信号功率与噪声功率的比率（C/N），是表征频率颤抖的技术指标。一般来说雷达、音视频传输、网络通信基站等设备会对相位噪声有特殊要求。