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如何区分晶体与晶振

晶体(全称石英晶体谐振器,简称晶体)与晶振(全称石英晶体振荡器,简称晶振)作为被各领域广泛使用的器件,经常有人将这两种器件误解为是同一种器件,甚至有个别商家为了广告效应直接打出晶体即为晶振误导用户的说法,本文着重从晶体与晶振的组成材料、外形结构、应用场合以及参数选择关注点等方面将两种器件加以区分。
l  组成材料的不同
自然界存在的一种石英结晶体材料,人们称之为晶体(Crystal),为半透明或不透明状。而我们电子技术中所说的晶体主要以人造石英为原材料,其主要成分是siO2,含有少量杂质成分如AL2O3、、CaO、MgO等,将石英结晶体按一定的方向切割成很薄的晶片,再将晶片两个对应的表面抛光和涂敷银层,并作为两个电极引出管脚,加以封装,就构成石英晶体谐振器,简称晶体。
晶振(Oscillator),是以高Q值精密石英晶体为主振荡载体,集成一定数量的集成电路、半导体管、阻容感等元件使其具有一定控制能力的电路集合,这个电路集合根据不同功能交叉组合使得晶体的频率特性达到一个较高水平或实现某种特殊功能,一般以至少4个引出管脚,加以封装。也就是说晶振是晶体经过深加工后的精尖产品,而晶体是晶振的一个原材料。
2 外形结构的不同
晶体根据其安装结构分为插件和贴片两种,无极性要求,即谐振器。插件一般是2个引脚,按其外形体积又分为HC-50U/T(11.5*5*H(13.5/10.5))、HC-49U/49T(11.2*4.5*H(13.6/11))、HC-49S(11.5*5.0*3.68)、UM-1/-5(7.9*3.1*H(8/6))、及圆柱状(体积以φ3*8居多,也有Φ2.0*6.0,Φ1.4*4.9)等。贴片中大多是2个引脚,也有4个引脚(但其中2个引脚在电路中是不需要使用的)。按其体积大小又分为SMD5*7、SMD6*3.5、SMD5*3.2、SMD3.2*2.5,SMD2.5*2。(放一些晶体的图片)

晶振根据其安装结构主要分插件和贴片两种,有正负极性要求,即有源晶振。引出脚以4~8个居多,也有以SMA、Q9等接插式引出脚。插件结构晶振根据安装方法的不同还分为螺钉式、插针式、螺钉与插针混合式,体积从通常所说的DIP8、DIP14相对小封装到半导体收音机大小不等,其中以20.7*12.6*8的DIP14全尺寸封装和35.6*25.4**15为当前最通用体积。贴片式晶振的体积已经可以做到SMD7050、SMD6035、SMD5032、SMD3225、SMD2520等大小但其稳定度级别仅限于10-4~10-6量级,自2004年以国内首家10-7量级以上贴片式恒温高稳晶振面市以来,当前市场上贴片式的10-7量级以上高稳定晶振种类已日趋丰富。
3 应用场合的不同
晶体除作为晶振的原材料之外,主要应用于各类小型电子设备、计算机、电话机、移动手机、电子玩具、计时类电子产品及各类家电产品等。
晶振是具备独立功能的电子部件,主要应用于各类通信设备作时钟信号源,也可作为各类仪表、仪器设备作频率基准。当前使用晶振最多的是各类大型通信设备,如GSM/WCDMA/CDMA/TD-SCDM等各系列基站、直放站、3G、LTE等新一代移动通信网络设备及各种网络优化方案、以太网交换机及各类综合接入设备。
4 参数选择关注点的不同
晶体与晶振同样用于频率控制和频率选择,晶体的频差范围差别不大,均在10-5 量级,而且其必须配合指定的负载电容才能正常工作,所以设计工程师在晶体的参数选择上一般只需提供标称频率、负载电容及体积即可。
晶振虽然通电即可测试到其常规电性能参数,但根据其应用场合的不同其频差范围在10-4~10-10 量级不等,尤其是当晶振的稳定度级别达到10-7量级以上时,设计工程师在晶振的参数选择上至少要提供标称频率、工作电压、工作温度、稳定度级别、输出特性及体积等。
小结:
事实上只要有频率控制和频率选择的电路都将使用到晶体或晶振,而且如果不考虑成本及体积,晶振是可以用到所有使用晶体的电路中。但不同稳定度级别不同封装的晶振一般是不可能相互替代的,工程师在器件选型时一般都会留出一些余量,以降低维修成本,保证产品可靠性。尤其在设计初期先选用较高档的器件,在保证研发可行性方面将带来潜在效益,当然稳定度级别越高,器件的价格也越高,设计工程师要慎重决定高稳晶振的多方面指标,以保证整个系统性能的平衡与合理。

点击次数:  发布日期:2013-06-21  【打印此页】  【关闭
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