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石英晶体谐振器如何选择

来源: 时间:2025-04-22 15:59:52 浏览次数:

石英晶体谐振器(简称晶振)是一种利用石英晶体的压电效应制成的频率控制元件,在电子设备中广泛应用。以下从不同维度介绍如何选择:

电气参数

频率:需与电路要求严格匹配,例如在微控制器系统中,常见的有 8MHz、16MHz 等,为芯片提供稳定的时钟信号。如果是无线通信设备,可能会用到几百 MHz 甚至数 GHz 的晶振,以满足射频信号的频率要求。

频率精度:用 ppm(百万分之一)表示,普通消费级产品可能要求几十 ppm,而通信、航空航天等对频率稳定性要求高的领域,可能需要 1ppm 甚至更高精度。

频率稳定度:受温度、电压等因素影响,要根据应用环境选择。如在工业控制领域,环境温度变化大,需选择温度稳定性好的晶振。一般通过温度补偿等技术来改善其稳定性。

负载电容:与晶振配合的外部电容,需与电路设计中的负载电容要求相符,常见值有 8pF、12pF、16pF 等。如果负载电容不匹配,会导致实际振荡频率与标称频率有偏差。

等效串联电阻(ESR):影响晶振的起振特性和能量损耗,低 ESR 有利于快速起振和降低功耗。在对功耗和起振速度要求较高的电路中,应选择 ESR 较小的晶振。


物理特性

封装形式:常见的有插件式(DIP)和贴片式(SMD)。插件式适合手工焊接和对空间要求不高的场合;贴片式体积小,适合表面贴装工艺和高密度电路板设计,如手机、平板电脑等便携式设备中多采用 SMD 封装的晶振。

尺寸:根据电路板空间选择,随着电子产品小型化趋势,晶振尺寸越来越小,如 3225、2520、1612 等(单位:mm),但小尺寸晶振在某些性能上可能不如大尺寸的。

工作环境

温度范围:普通民用级晶振工作温度范围一般为 0 - 70℃,工业级为 -40 - 85℃,汽车级要求更宽,分别为 -40 - 125℃和更严格的温度区间。在特殊环境下工作的设备,必须选择相应温度等级的晶振。

振动和冲击:对于应用于汽车、航空航天等领域的晶振,可能会受到振动和冲击,因此要考虑其抗振动和抗冲击性能。一些晶振通过特殊的封装设计和内部结构优化来提高这方面的性能。

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