什么是晶体振荡器？

原则和机制

要使晶体单元振荡，晶体振荡器需要具有与晶体单元特性相匹配的振荡器电路。晶体单元的运动类似于钟摆的运动。要使钟摆继续来回摆动，您必须检测钟摆的最大摆动位置和时间，并施加力以不断将钟摆推回到该位置和时间。振荡器电路负责此检测以及用于以恒定能量将“钟摆”推回的力。

晶体振荡器原理

晶体振荡器的结构

如上所述，晶体振荡器是由晶体单元和振荡器电路（IC）集成在一个封装中的电子元件。封装的结构如下所示。

晶体振荡器的主要应用

晶体振荡器以其精确性和稳定性而闻名，尤其适用于对精度要求较高的场合。作为控制频率的电子元件之一，晶体振荡器常用于提供频率和时间基准。例如，晶体振荡器可用作通信设备、工业设备和汽车设备中的频率信号源，手表中的计时时钟，以及数字电路中的时钟源。

什么是晶体单元？

晶体单元是一种利用石英晶体的压电效应产生恒定频率装置（谐振器）。晶体单元就像钟摆中的钟摆；它不能单独运行。为了使钟摆持续运动，它与 IC 和其他组件结合使用。

振动模式、切割方向和频率/温度特性

振动模式由从石英原石切割出晶体片（毛坯）的方向决定，常见的斜角切割有AT切割、BT切割、X切割，但AT切割最为常见，因为其在常温范围内稳定性较高。

合成石英晶体 Z 平面的切割方向

下图示意性地显示了 AT 切割和 BT 切割晶体在室温附近频率/温度特性的一阶温度系数为零的切割角度。

等效电路和常数

晶体单元可以表示为谐振频率附近的等效电路，如下图所示。

晶体单元等效电路参数的特性

等效串联电阻R1	表示损耗，包括由于晶体单元内部摩擦造成的损耗、电极和支撑系统的机械损耗以及由于周围环境条件造成的声学损耗
运动电感L1	在其他电路中很难获得的大值
运动电容C1	非常小的值，与 L1 相反
分流电容C0	支架与电极之间或支撑系统之间的杂散电容以及电极之间的电容

晶体单元和晶体振荡器之间的区别

晶体单元是装在专用容器中的具有压电特性的石英晶体芯片。晶体振荡器是将晶体单元和振荡电路装在一个封装中以使晶体振荡的装置。振荡电路必须与所用的晶体单元匹配。如果晶体单元和振荡电路不匹配，晶体将不会产生所需的频率，或者振荡可能完全停止。晶体振荡器内置有最佳匹配的振荡电路，因此设计工程师无需亲自评估匹配情况，即可轻松获得稳定的振荡频率。爱普生自行开发、设计和制造 IC，并自行生长和加工晶体。这使我们能够完美匹配两者的特性，以实现出色的频率稳定性。

选择合适的晶体振荡器和晶体单元技巧

下面概述了选择晶体振荡器和晶体单元注意事项。

振荡频率和频率稳定度

能否产生所需的振荡频率？它们是否具有满足系统要求的频率稳定性，包括温度特性etc.？

晶体单元的负载电容

晶体单元的负载电容是否与振荡器电路的负载电容兼容？

晶体振荡器的供电电压

它与你的电源电压匹配吗？

晶体振荡器的类型及其特点和应用领域

晶体振荡器根据其配置和精度分为几种类型。

简单封装晶体振荡器（SPXO）及其特性和应用

SPXO 是一种晶体振荡器，无需温度补偿或温度控制即可提供稳定的频率输出。SPXO 在同一封装中安装振荡器电路以及 AT 切割晶体单元或音叉晶体单元，其设计和制造旨在在施加指定电源电压时输出稳定信号。典型精度范围为 ±20 至 ±100 ppm，具体取决于温度范围。这些振荡器用于各种应用和市场。

温度补偿晶体振荡器 (TCXO) 及其特性和应用

TCXO是一种温度补偿晶体振荡器，旨在通过集成温度补偿电路来提高频率稳定性。该电路使其不易受外部环境温度变化的影响，因此比 SPXO 具有更高的精度。通常，精度在几 ppm 的水平。TCXO 通常用于无线通信和网络应用中的参考信号。

压控晶体振荡器 (VCXO) 及其特性和应用

VCXO是一种压控晶体振荡器，在其振荡回路中包括一个压控可变电抗元件，例如变容二极管。这允许根据设定电压调整输出频率。VCXO 越来越多地用作锁相环 （PLL） 中的从振荡器和频率调制器。将VCXO和TCXO组合在一起的晶体振荡器称为 VC-TCXO。这些具有允许对频率进行电气微调的优点。VCXO的绝对可变范围通常为 50 ppm，而 VC-TCXO的绝对可变范围为几 ppm。

可编程晶体振荡器及其特性和应用

可编程晶体振荡器是具有PLL电路的振荡器。顾名思义，可以对其进行编程以输出所需的频率.可编程性意味着这些振荡器的采购周期比用公共输出频率编写的振荡器要短。

爱普生可编程振荡器的特点

爱普生有两种主要类型的可编程振荡器。

1）可编程振荡器

这些晶体振荡器可以进行编程，从而实现较短的交货时间、小批量并支持非标准频率。专用工具用于写入 0.67 MHz 至 170赫兹范围内的任何输出频率.我们的可编程振荡器，尤其是 SG-8101 系列中的可编程振荡器，采用爱普生IC，精度在 ±15 ppm 以内。有关详细信息，请参阅下面的产品页面链接。

通用振荡器

高精度

+125℃兼容低抖动

适合汽车应用的高精度和低抖动

2）具有扩频功能的可编程振荡器

除了可编程振荡器的基本功能外，爱普生还提供一系列具有扩频功能的可编程振荡器。此功能可有效对抗电磁噪声。通过在相对于输出频率的特定频率域上调制频率，此功能可以抑制基波和谐波频谱的峰值，从而降低 EMI。这些振荡器也可以在短时间内小批量购买，使其适用于需要特定非标准频率的情况或原型设计期间的情况。有关详细信息，请参阅下面的产品页面链接。

扩频振荡器