晶體、晶振,別再傻傻分不清楚了!


 

晶體和晶振的區別

 

這個問題,困擾着大部分剛參加工作的硬件工程師。

  • 名字不一樣

晶體,就是晶體,Crystal。簡寫為XTAL

晶振,是晶體振盪器,Crystal Oscillator。簡寫為XO

  • 一個沒供電,一個有供電

晶體自己振不起來,需要加外部電路才能輸出時鍾信號(需要用晶體的芯片內部都有振盪電路 )

晶振只要通電就能振盪,並輸出時鍾信號。其內部自帶振盪電路。

有時候晶體被叫做無源晶體,晶振被叫做有源晶體。雖然這個說法不夠准確,但也足夠形象的體現出晶體和晶振的差別:晶體不需要供電,晶振需要供電。

  • 一個雙端輸出,一個單端輸出

硬件電路設計上的區別:晶體沒有供電,但有輸入和輸出兩個腳。晶振有供電,只有一個輸出 。

  • 一個沒方向,一個有方向

晶體沒有方向,正着反着都能焊都能用。晶振有方向,因為只有一個輸出腳,焊反了就輸出不到芯片了。

雖然在使用晶體的芯片上會標注XTAL_IN和XTAL_OUT,但只是針對芯片內部起振電路而標的,和外部的晶體沒關系。晶體本身就是個薄片片,正着反着的壓電效應都一樣。

使用晶振的芯片上一般會標注XTAL_IN或者只標XTALCLOCK之類的標識,只有一個腳。總之把晶振的輸出腳接上去就好了。

  • 兩個腳的一定是晶體,4個腳的兩者都有可能

晶體,只需要一個薄片狀的水晶片就可以振盪起來。所以一個水晶片的兩個腳,就是晶體的最少的引腳。小尺寸的帶2個地腳,用於把晶體的外殼接地屏蔽。

晶振,至少需要電源、地、時鍾輸出,至少要三個腳。再來一個壓控腳,就是4個腳了。


 

看下面幾張電路圖,就能明顯的看出來差別了。

 

晶體、晶振,別再傻傻分不清楚了!記住這幾句話,秒變高級工程師

↑ 雙頻WIFI模塊使用的37.4MHz晶體,外置負載電容。(有些芯片把負載電容內置了,就不需要加外面的了)(不同的晶體對負載電容的要求不同!)

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↑ 驍龍625平台使用的也是晶體,雖然手機平台使用溫補晶振(TCXO)會更好一些,但是高通還是特立獨行的使用了帶有溫度反饋的晶體,結合內部的振盪電路和算法,自己搭了一個溫補晶振。 沒錯,高通就是這么喜歡跟別人不一樣。

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↑ Broadcom的GPS芯片,有源26M晶振。帶溫補功能。GPS對頻率准確性要求很高,需要帶溫度補償,才能保證信號精度。

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↑ 聯芯1860C純國產4G通信平台,LTE通信對射頻信號准確性要求也很高,所以也是溫補晶振。通過RF_AFC引腳可以控制晶體的輸出頻點,能夠校正和基站之間的頻率差異。

上圖的GPS之所以不需要壓控(VC),是因為GPS的頻段比4G窄,用不着。


 

晶體和晶振用起來有什么區別?

 

其實沒多大區別,主要芯片的設計。設計成自帶振盪電路的,用晶體就好了。設計成不帶內部震盪電路的,就要用晶振了。

需要控制頻率的地方使用壓控振盪器(VCXO),能夠調節晶體的震盪頻率。(如上圖4G信號發射的部分)

需要寬溫度范圍使用、或者對精度要求高的,要用溫補晶振(TCXO)。(如上圖GPS和驍龍芯片)

 


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