一、基本定義對比
項目晶體(Crystal)晶振(Oscillator)中文名稱石英晶體諧振器石英晶體振蕩器英文名稱Crystal / Crystal ResonatorCrystal Oscillator內(nèi)部結(jié)構(gòu)僅包含石英晶體片及電極封裝含有晶體 + 放大電路 + 穩(wěn)壓及溫補電路等是否能單獨振蕩? 不能,需要外部電路(如MCU內(nèi)置振蕩電路)? 可以獨立輸出時鐘信號輸出信號無(需外電路激勵)有(方波或正弦波時鐘信號)常見外形HC-49、SMD-3225、SMD-2520等有金屬殼封裝、有源SMD封裝常見標識標示頻率,如“16.000MHz”標示頻率與供電,如“16MHz 3.3V”
二、工作原理區(qū)別
1. 晶體(Crystal)
本質(zhì)是一個壓電諧振器。
石英晶體在交變電場作用下,會產(chǎn)生機械振動;反之,機械振動也能產(chǎn)生電信號。
這種特性形成了一個高Q值諧振電路,頻率極其穩(wěn)定。
但它不能自激振蕩,必須和放大電路配合使用(例如MCU的XTAL1/XTAL2引腳)。
例如:
單片機 + 晶體 + 兩個電容 = 外部時鐘振蕩回路。
2. 晶振(Oscillator)
晶振是一個帶放大器和穩(wěn)壓電路的完整振蕩系統(tǒng)。
內(nèi)部包含:
石英晶體(用于設(shè)定頻率)
放大電路(用于維持振蕩)
穩(wěn)壓電路(穩(wěn)定輸出)
有時還有溫度補償(TCXO)、電壓控制(VCXO)等功能。
供電后即可輸出穩(wěn)定的時鐘信號,不需要額外的電路。
三、種類與封裝區(qū)別
類型描述典型封裝應(yīng)用無源晶體(Crystal)僅晶體,無放大電路49S、49SMD、2520、3225等MCU、FPGA、通信設(shè)備內(nèi)部振蕩回路有源晶振(Oscillator)含驅(qū)動電路,直接輸出時鐘SMD7050、SMD5032等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、工業(yè)控制主板、時鐘分配芯片TCXO(溫補晶振)有溫度補償電路,精度更高SMD3225、5032GPS、通信系統(tǒng)OCXO(恒溫晶振)內(nèi)置恒溫控制電路金屬封裝、體積大基站、精密測試設(shè)備VCXO(壓控晶振)可通過電壓微調(diào)頻率SMD封裝PLL系統(tǒng)、射頻同步
四、連接與電路區(qū)別
無源晶體使用方式:
┌─────────────┐
│ MCU/IC │
XTAL1──┤ ├──XTAL2
└────┬───┬────┘
│ │
C1 C2
│ │
GND GND
MCU內(nèi)部提供放大反饋回路,晶體和電容形成諧振。
有源晶振使用方式:
+Vcc
│
│
[晶振模塊]
│
OUT ─────→ MCU 時鐘輸入
│
GND
只需提供電源,輸出時鐘信號即可直接使用。
五、性能對比
性能指標無源晶體有源晶振精度約±20~50ppm可達±0.5~±2ppm(TCXO)啟動時間較慢(依賴電路)快(內(nèi)部電路優(yōu)化)功耗極低稍高價格便宜較貴外部電路必須不需要穩(wěn)定性中高輸出類型無CMOS、HCMOS、TTL、正弦波等
六、實際應(yīng)用舉例
應(yīng)用場景選擇說明單片機(如STM32、AVR)無源晶體 + 兩電容由MCU內(nèi)部放大器振蕩網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、路由器有源晶振(25MHz/50MHz)提供以太網(wǎng)PHY時鐘GPS模塊TCXO需要高頻率穩(wěn)定度通信基站、測試儀OCXO對溫度與長期穩(wěn)定性要求極高
七、總結(jié)一句話:
晶體(Crystal)是“諧振元件”,晶振(Oscillator)是“完整的時鐘源”。
所以:
若你要提供時鐘信號 → 選“晶振”;
若你要配合MCU的外部振蕩電路 → 選“晶體”。