晶振是干什么用的？晶振的作用和原理，一文带你搞懂晶振
这里主要是给大家讲一下什么是晶振？晶振是怎么制成的？晶振的内部结构，晶振的工作应用以及影响晶振频率相关的参数。
一、什么是晶振？
定义：晶振一般指石英晶体振荡器，也叫晶体振荡器。
晶体振荡器是一种使用逆压电效应的电子振荡器电路，即当电场施加在某些材料上时，它会产生机械变形。因此，它利用压电材料的振动晶体的机械共振来产生具有非常精确频率的电信号。
晶体振荡器具有高稳定性、品质因数、小尺寸和低成本，这使得它们优于其他谐振器，如LC电路、陶瓷谐振器、转叉等。
晶振实物图
电路符号：晶振是电子电路中最常用的电子元件之一，一般用字母“X”、“G”或“Z”表示，单位为Hz，晶振的图形符号如图所示。
晶振的电路符号
二、晶振是怎么制成的？--如何从石英毛坯变成晶振？
石英毛坯在振荡电路中用作谐振元件，当受到电压电位的影响时，它将开始以其“基本频率”振动和振荡，这是一种相互关系：电路支持机械共振，反之亦然。晶体用于振荡器的反馈回路中，以限制振荡器的频率。
下图为从原始石英晶体材料到封装为最终晶振图。
从原始石英晶体坯料到封装为最终的晶振图
三、晶振内部是怎么样的？
如下图所示，整个晶体被金属外壳覆盖。
晶振内部图
拆下这个金属外壳后，我们可以看到一个像毯子一样的网，以保护晶体免受机械损坏。
晶振内部图
在下图中，我们可以看到外部金属外壳内的网状外壳和晶振放置在其中。
晶振内部图
去除金属覆盖物后，我们可以看到石英晶体板及其与外部电极的连接方式，如下图所示。
晶振内部图
四、晶振的工作原理
石英晶体振荡器是利用石英晶体的压电效应制成的一种谐振器件，它的基本构成大致是：从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片，在它的两个对应面上涂敷银层作为电极，在每个电极上各焊一根引线接到管脚上，再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器，简称为石英晶体或晶体、晶振。其产品一般用金属外壳封装，也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。
压电效应：若在石英晶体的两个电极上加上一电场，晶片就会产生机械变形。反之，若在晶片的两侧施加机械压力，则在晶片相应的方向上将产生电场，这种物理现象称为压电效应。
晶振的工作原理图（来源于网络）
如果在晶片的两极上加交变电压，晶片就会产生机械振动，同时晶片的机械振动又会产生交变电场。
在一般情况下，晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅非常微小，但当外加交变电压的频率为某一特定值时，振幅明显加大，比其他频率下的振幅大得多，这种现象称为压电谐振，它与LC回路的谐振现象十分相似。它的谐振频率与晶片的切割方式、几何形状、尺寸等有关。
晶振实物图
当晶体不振动时，可把它看成一个平板电容称为静电电容C，它的大小与晶片的几何尺寸、电极面积有关，一般约几个皮法到几十皮法。当晶体振荡时，机械振动的惯性可用电感L来等效。
五、晶振的等效电路
在晶体振荡器中，晶体被适当地切割并安装在两个金属板之间，如图下图左边图所示。其电气等效如下图右边图所示。
实际上，晶体的行为就像一个串联RLC电路，由组件组成：
低阻值电阻RS
大电感LS
小电容CS
然后将与其电极Cp的电容并联。
晶振的等效电路图
石英晶体的等效电路显示了一个串联RLC电路，它表示晶体的机械振动，与一个电容Cp并联，它表示与晶体的电气连接，石英晶体振荡器倾向于朝着它们的“串联谐振”运行。
1、晶振阻抗频率
晶体的等效阻抗具有串联谐振，其中Cs在晶体工作频率下与电感Ls谐振。该频率称为晶体系列频率，?s。除了这个串联频率之外，当Ls和Cs与并联电容器Cp谐振时产生并联谐振，如下图所示，还建立了第二个频率点。
晶振阻抗频率图
上面晶体阻抗的斜率表明，随着频率在其端子上增加，在特定频率下，串联电容器Cs和电感器Ls之间的相互作用产生了一个串联谐振电路，将晶体阻抗降至最低并等于Rs，这个频率点称为晶体串联谐振频率?s，低于?s晶体是电容性的。
随着频率增加到该串联谐振点以上，晶体的行为就像一个电感，直到频率达到其并联谐振频率?p。
在这个频率点，串联电感Ls和并联电容器Cp之间的相互作用产生了一个并联调谐的LC谐振电路，因此晶体两端的阻抗达到了最大值。
因此，根据电路特性，石英晶体可以用作电容、电感、串联谐振电路或并联谐振电路，为了更清楚地说明这一点，我们可以·看下图晶体电抗与频率的关系。
2、晶振电抗频率
如下图所示，电抗与上述频率的斜率表明，频率?s处的串联电抗与Cs成反比，因为低于?s和高于?p晶体呈现电容性。
在频率?s和?p之间，由于两个并联电容抵消，晶体呈现电感性。
晶振电抗频率图
、串联谐振频率
根据下图的等效电路图可以得出串联谐振频率：
晶振等效电路图
串联谐振频率公式
4、并联谐振频率
当串联LC支路的电抗等于并联电容器的电抗Cp时，会出现并联谐振频率?p，并给出如下：
并联谐振频率公式
六、石英晶体振荡器示例
石英晶体具有以下值：Rs=6.4Ω，Cs=0.pF，Ls=2.mH。如果其两端的电容，Cp测量为28.68pF，计算晶体的基本振荡频率及其次级谐振频率。
晶振串联谐振频率，?S：
串联谐振频率计算
晶振的并联谐振频率，?P：
并联谐振频率计算
可以看到，晶振的基频?s和?p之间的差异很小，约为18kHz(10.MHz–9.MHz)。然而，在这个频率范围内，晶体的Q因子（品质因数）非常高，因为晶体的电感远高于其电容或电阻值。
晶体振荡器Q因子：
晶振在串联谐振频率下的Q因子为：
晶体振荡器Q因子
晶体示例的Q因子约为25,，是因为这种高XL/R比率。
大多数晶体的Q因子在20,到,之间，良好的LC调谐槽路电路将远小于1,。
这种高Q因子值还有助于晶体在其工作频率下的更高频率稳定性，使其成为构建晶体振荡器电路的理想选择。
已经看到石英晶体的谐振频率与电调谐LC谐振电路的谐振频率相似，但Q因子要高得多，这主要是由于其低串联电阻Rs。因此，石英晶体是振荡器特别是高频振荡器的绝佳组件选择。
典型的晶体振荡器的振荡频率范围可以从大约40kHz到远高于MHz，具体取决于它们的电路配置和使用的放大设备。晶体的切割也决定了它的行为方式，因为一些晶体会以一种以上的频率振动，从而产生称为泛音的额外振荡。
此外，如果晶体的厚度不平行或不均匀，它可能具有两个或多个谐振频率，都具有产生所谓的谐波的基频和谐波，例如二次或三次谐波。
七、影响晶振振荡频率的主要因素
1、工作点变化
我们之前已经了解过晶体管，并且知道了工作点的重要性，对于晶振来说，这个工作点的稳定性需要更高的考虑。
使用的有源器件的操作被调整到其特性的线性部分，该点由于温度变化而移动，因此稳定性受到影响。
2、温度变化
振荡电路中的振荡电路包含各种元件，例如电阻、电容和电感。它们的所有参数都取决于温度，由于温度的变化，它们的值会受到影响，这就会影响到振动电路频率的变化。
、电源影响
供电功率的变化会影响频率，电源变化导致Vcc变化，从而影响所产生的振荡频率。
为了避免这种情况的发生，实施了稳压电源系统，简称为RPS。
4、输出负载变化
输出电阻或输出负载的变化会影响振荡器的频率。当连接负载时，储能电路的有效电阻会发生变化。
LC调谐电路的Q因数发生了变化，这就会导致振荡器的输出频率发生变化。
5、元件间电容的变化
元件间电容是在二极管和晶体管等PN结材料中产生的电容，这些是由于它们在操作过程中存在的电荷而产生的。
由于温度、电压等各种原因，元件间电容会发生变化。不过这个问题可以通过跨过有问题的元件间电容连接电容来解决。
6、Q值
振荡器中的Q（品质因数）值必须很高。调谐振荡器中的Q值决定了选择性。由于该Q与调谐电路的频率稳定性成正比，因此Q值应保持较高。
如果Q值的变化，将会影响到频率稳定性。
以上就是关于晶振的工作原理的一些知识点，希望大家多多支持。
晶体晶振滤波器应用领域
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台湾嘉硕科技成立于年11月，主力产品为表面声波（SAW）元件（主要包含射频表面声波滤波器、中频表面声波滤波器及表面声波共振器等）、体波（BAW）石英元件（主要包含石英振荡晶体、石英滤波器、石英振荡器、压控石英振荡器、石英压控/温度补偿振荡器等）及其相关模块，应用领域涵盖卫星数位广播、移动电话及基地台、无线区域网路、卫星定位、无线蓝牙、车用遥控器、胎压感测器等C商品。
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Crystalfilter晶体滤波器
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VCO压控振荡器
VCTCXO压控温补晶振
OCXO恒温晶振
HiQSAW高品质滤波器
HiQXtal高品质石英晶振
TemperatureSensingCrystal温度传感晶体
需要选型有关晶振型号及参数，我们的晶振采购工作将会更加简单且轻松，技巧如下：
1、晶振频率
晶振应用中最重要的晶振频率的选择。不同晶振频率针对的是不同电路的应用。如果振荡电路需要6.14MHz的晶振,就绝不能选用频率为6.14MHz的晶振，否则会造成整机上电系统瘫痪。
2、晶振负载
若为无源晶振方案，切记选择正确的负载电容。比如：若晶振为SMDMHz负载电容为12PF,则必须选择12PF，而不能选择其它负载电容，否则会造成晶振频率超差，导致电路板上电后功能性不良。
、工作电压
工作电压主要针对有源晶振。一般有源晶振用OSC表示，常见工作电压为1.8V、2.8V及.V。实际供给电压偏差范围要控制在10%以内，否则会导致有源晶振工作异常。请务必根据规定晶振工作电压选择有源晶振，否则可能导致晶振被烧毁。
4、封装尺寸
请严格按照BOM指定的封装尺寸进行晶振选型，封装一般分为贴片式及插件式，这决定了晶振在后续焊接中的方式。晶振尺寸的大小一般已经由PCB设计决定（如预留空间及焊盘数量）。若选择错误晶振尺寸，会直接导致无法焊接或贴片。如尺寸为的晶振切不可选择或，除非改板。
5、晶振精度
在指定工作温度及理想电路工作状态下，晶振实际输出频率与标称频率的偏差程度。常见精度为：±10ppm至±0ppm。请切记若您需要±10ppm的晶振，务必选择±10ppm，因为达不到这个精度的晶振针对于您的电路板可能不能用。当然，若您需要的是±0ppm的晶振，就可以选择频率精度在±10ppm至±0ppm之间的晶振。
6、工作温度
晶振具有“温漂”特性，即晶振在工作中会受到外界温度变化的影响。因此，若您的电子产品需要适应高低温环境，请谨慎留意晶振的另一重要参数：工作温度。晶振的常见工作温度分为两种：-20°C至+70°C及-40°C至~+85°C。选择完晶振工作温度后，还要留意在该温度范围内晶振的精度是多少，比如是±15ppm还是±0ppm。这个数值越小表明晶振越稳定，性能越好。
留意了以上六个关键指标，晶振采购工作就能得心应手了。
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晶振的功能是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。
每个单片机系统里都有晶振，全程是叫晶体震荡器，在单片机系统里晶振的作用非常大，他结合单片机内部的电路，产生单片机所必须的时钟频率，单片机的一切指令的执行都是建立在这个基础上的，晶振的提供的时钟频率越高，那单片机的运行速度也就越快。
电脑周边电子配件
主板：14.18MHZ、24.、25MHZ、27MHZ、2.KHZ；显示器：8M/14.MHZ、12.MHZ、24.MHZ、28.MHZ；硬盘：2.MHz，28.MHz；光驱：.MHz，16.MHz，18.42MHz；键盘：6.MHz；鼠标：6.MHz，12.MHz，24.MHz；摄像头：12.MHz；蓝牙：16.MHz；无线WIFI：25.MHz，2.5G/G（40.MHz,44.MHz）网络传输ADSL：12.MHz，5.28MHz，50.MHz
消费类电子
电视：4.MHz，.MHz，12.MHz。
DVD：16.MHz,27.MHz。
功放：4.MHz，7.MHz，12.MHz。音响：4.MHz，7.MHz。机顶盒：27.MHz，1.MHz，54.MHz。遥控器：E，4.，MHz,2.KHz。空调：4.MHz，4.MHz。小家电（厨房类等）：4.KHz,6.MHz，4.MHz，2.KHz。玩具游戏类（遥控）/游戏机：6.MHz，27.MHz，27.MHz，49.MHz，12.MHz，24.MHz，10.MHz，8.MHz，48.MHz。PMP、MP4：27.MHz，12.MHz，24.MHz。照相机、摄像机：27.MHz，54.MHz，6.MHz。
应用通讯方面
固定.MHz无绳10.MHz，10.MHz，10.MHz，10.MHz，1.MHz，2.KHz小灵通：19.2MHz，手机MTK方案TCXO：27.MHz，24.MHz，26.MHz无线蓝牙、GPS、RF（2.4G）汽车倒车雷达、导航：16.MHz，12.MHz，26.MHz对讲机：21.MHz，21.7MHz
主板上晶振
晶振，相连的芯片，频率时钟，晶振时钟芯片：14.18MH实时晶振南桥：2.KHKBC：2.KH网卡晶振网卡芯片：25.MHz
声卡晶振声卡芯片：24.MH显卡晶振显卡芯片：27MH读卡器晶振读卡器芯片：12MHz
主板上最重要的晶振是实时晶振和时钟晶振,实时晶振给南桥提供振荡频，主板上几乎所有的频率都是以时钟晶振为基础的。如果它们损坏主板不能正常工作。晶振的作用：与时钟芯片、声卡芯片、网卡芯片、显卡以及其它芯片组成振荡电路是全板上最重要的时钟信号产生源。
工业自动化、智能化、工业控制
银行金融系统/加密狗/税控系统/远程抄表系统/测试仪器/超声波：
50.MHz，.MHz，48.MHz，4.MHz，12.MHz，50.MHz，10.MHz，8.MHz，6.MHz；安防类：1.MHz，24.MHz，12.MHz
医疗仪器：仪器仪表、千分尺、卡尺、深测等汽车电子：油控系统/遥控/GPS/倒车雷达/测试胎压/车载音响等同时还应用到门禁系统、可视电话/对讲门、小区智能化控制系统、保健功能产品（血压计、电子秤、按摩仪等）
有源无源晶振频率的应用
光端机
25MHZ(无源是49s，有源是）、65.56MHZ、74.25MHZ、80MHZ、85MHZ、MHZ、MHZ、MHZ、.5MHZ、MHZ、MHZ
音响数字效果器
12.MHZ、16.84MHZ、8MHZ、24MHZ
音频类产品
插件晶振使用2x6封装12M、24M、2.K，
贴片晶振使用封装或封装16M、26M、2M，
贴片封装的2.K等
安防（摄像头，报警器）
2.KHZ、24MHZ、25MHZ、27MHZ、7.MHZ、45MHZ、48MHZ、50MHZ、54MHZ、74.25MHZ、MHZ、MHZ、MHZ
蓝牙耳机
16MHZ、26MHZ、2.KHZ
车载(前后置摄像头-导航)
27MHZ*19.2MH
对讲机
19.2MHZ(温补)、24MHZ、26MHZ（温补）
时钟
2.KHZ
嵌入式设计
7.MHZ、12MHZ、24MHZ、24.MHZ、25MHZ、27MHZ、14.、48MHZ、2.KHZ
手机
2.KHZ、26MHZ
有源晶振的常用频率
1MHZ、2MHZ、2.MHZ、MHZ、.MHZ、.MHZ、4MHZ、5MHZ、6MHZ、7.MHZ、8MHZ、10MHZ、11.MHZ、12MHZ、12.MHZ、1.56MHZ、14MHZ、14.MHZ、14.MHZ、15MHZ、16MHZ、16.84MHZ、18MHZ、、20MHZ、22MHZ、22.MHZ、24MHZ、24.MHZ、25MHZ、26MHZ、27MHZ、27.MHZ、28.MHZ、0MHZ、2MHZ、2.MHZ、2.KHZ、MHZ、.MHZ、.MHZ.MHZ6MHZ、7.MHZ、40MHZ、44MHZ45MHZ、48MHZ、50MHZ、52MHZ、54MHZ、60MHZ、64MHZ、65MHZ、65.56MHZ、70MHZ、72MHZ、74.25MHZ、75MHZ、80MHZ、85MHZ、90MHZ、96MHZ、MHZ、MHZ、MHZ、MHZ、.5MHZ、MHZ、MHZ
无源晶振的常用频率
.MHZ、.MHZ、4MHZ、5MHZ、6MHZ、7.MHZ、8MHZ、10MHZ、11.MHZ、12MHZ、12.MHZ、1.56MHZ、14MHZ、14.MHZ、14.MHZ、15MHZ、16MHZ、16.84MHZ、18MHZ、20MHZ、22MHZ、22.MHZ、24MHZ、24.MHZ、25MHZ、26MHZ、27MHZ、27.MHZ、28.MHZ、7.MHZ、0MHZ、2MHZ、2.MHZ、2.KHZ、MHZ、.MHZ、7.MHZ、40MHZ、45MHZ、48MHZ、50MHZ
汽车车规晶体晶振主要应用在以下车载地方：
1、车载BMS：40M10PPM8PF40MPF等等
2、车载蓝牙：16M12PF、24M12PF等SAWTAB
、BCM：40M10PPM8PF等
4、车载60影像：27M.VXO、2.K等等
5、汽车仪表：25M1.8VXO、20M8PF
6、车载中控屏：40M10PPM8PF
7、汽车钥匙：27.6M
8、车载尾门：16M12PF
9、娱乐中控：40M10PPM8PF
10、TPMS：24.05M
11、电控模块：40M10PPM8PF
12、安全带控制器：20M
1、DC-DC控制：25M
14、车载定位：TXB
15、汽车天线：SAW
车规级SAW在CONTI、TELIT上应用非常多，交货在BYD