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一、基本定義 無(wú)源晶振(Crystal,晶體諧振器) 結(jié)構(gòu):僅包含石英晶體,無(wú)內(nèi)置振蕩電路。 工作原理:依賴外部電路(如MCU的振蕩器)驅(qū)動(dòng),通過(guò)機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生諧振頻率。 有源晶振(Oscillator,晶體振蕩器) 結(jié)構(gòu):集成石英晶體 + 振蕩電路 + 輸出驅(qū)動(dòng),直接輸出方波/正弦波信號(hào)。 工作原理:內(nèi)置振蕩器,僅需供電即可獨(dú)立工作。
二、核心區(qū)別對(duì)比 | | | | 需外部振蕩電路(如MCU的OSC_IN/OSC_OUT) | | | | 方波/削峰正弦波(直接驅(qū)動(dòng)邏輯器件) | | | 較高(內(nèi)置電路功耗,通常1mA~50mA) | | | ±0.1ppm~±50ppm(高精度型號(hào)可達(dá)±0.001ppm) | | | | | 較長(zhǎng)(ms級(jí),需起振過(guò)程) | | | | 強(qiáng)(內(nèi)置濾波和穩(wěn)壓) |
三、應(yīng)用場(chǎng)景 1. 無(wú)源晶振的典型應(yīng)用 低成本消費(fèi)電子:如藍(lán)牙耳機(jī)、遙控器(MCU主頻≤100MHz)。 嵌入式系統(tǒng):STM32、ESP32等MCU的時(shí)鐘源(需配置負(fù)載電容)。 負(fù)載電容公式: C_load = (C1 × C2) / (C1 + C2) + C_stray (C_stray為PCB寄生電容,通常3pF~5pF) 2. 有源晶振的典型應(yīng)用 高頻與高精度場(chǎng)景: 通信設(shè)備(5G基站、光模塊,頻率≥100MHz)。 精密儀器(原子鐘同步,TCXO/OCXO溫補(bǔ)晶振)。 復(fù)雜環(huán)境:工業(yè)控制(抗振動(dòng)、寬溫-40℃~+125℃)。 直接驅(qū)動(dòng):FPGA全局時(shí)鐘、高速SerDes接口(如25Gbps以太網(wǎng))。
四、選型關(guān)鍵點(diǎn) 1. 無(wú)源晶振選型 | | | | | 25MHz無(wú)源晶振,負(fù)載電容20pF | | 按芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)要求匹配外部電容 | CL=20pF → C1=C2=2×(20pF - 5pF)=30pF | | | | | 根據(jù)PCB空間選擇(如SMD3225、HC-49S) | 手機(jī)用2.0×1.6mm,工控用3.3×2.5mm |
2. 有源晶振選型 | | | | CMOS(3.3V)、LVDS(差分)、HCSL(高速) | | | 按系統(tǒng)需求選擇(如±10ppm工業(yè)級(jí)) | | | 匹配系統(tǒng)電源(1.8V/2.5V/3.3V/5V) | | | 高頻場(chǎng)景需低相位噪聲(如<-150dBc/Hz@1MHz) | |
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