晶振在运用详细起到的效果，微控制器的时钟源能够分为两类：依据机械谐振器材的时钟源，如晶振、陶瓷谐振槽路；RC（电阻、电容）振动器。一种是皮尔斯振动器装备，适用于晶振和陶瓷谐振槽路。另一种为简略的分立RC振动器。依据晶振与陶瓷谐振槽路的振动器一般能供给十分高的初始精度和较低的温度系数。RC振动器能够快速发动，本钱也比较低，但一般在整个温度和作业电源电压规模内精度较差，会在标称输出频率的5%至50%规模内改动。
但其功用受环境条件和电路元件挑选的影响。需认真对待振动器电路的元件挑选和线路板布局。在运用时，陶瓷谐振槽路和相应的负载电容有必要依据特定的逻辑系列进行优化。具有高Q值的晶振对放大器的挑选并不灵敏，但在过驱动时很简单发作频率漂移（乃至或许损坏）。影响振动器作业的环境要素有：电磁搅扰（EMI）、机械轰动与冲击、湿度和温度。这些要素会增大输出频率的改动，添加不安稳性，并且在有些情况下，还会形成振动器停振。
上述大部分问题都能够通过运用振动器模块防止。这些模块自带振动器、供给低阻方波输出，并且能够在必定条件下确保运转。最常用的两种类型是晶振模块和集成RC振动器（硅振动器）。晶振模块供给与分立晶振相同的精度。硅振动器的精度要比分立RC振动器高，大都情况下能够供给与陶瓷谐振槽路恰当的精度。
挑选振动器时还需求考虑功耗。分立振动器的功耗首要由反应放大器的电源电流以及电路内部的电容值所决议。CMOS放大器功耗与作业频率成正比，能够表明为功率耗散电容值。比方，HC04反相器门电路的功率耗散电容值是90pF。在4MHz、5V电源下作业时，恰当于1.8mA的电源电流。再加上20pF的晶振负载电容，整个电源电流为2.2mA。
陶瓷谐振槽路一般具有较大的负载电容，相应地也需求更多的电流。相比之下，晶振模块一般需求电源电流为10mA ~60mA。硅振动器的电源电流取决于其类型与功用，规模能够从低频（固定）器材的几个微安到可编程器材的几个毫安。一种低功率的硅振动器，如MAX7375，作业在4MHz时只需不到2mA的电流。在特定的运用场合优化时钟源需求归纳考虑以下一些要素：精度、本钱、功耗以及环境需求。
晶体振动器的作业原理
中心论题：
石英晶体振动器根本原理石英晶体振动器类型特色石英晶体振动器首要参数
石英晶体振动器开展趋势及其运用
解决方案：
石英晶体振动器有小型化、薄片化、片式化、高精度、高安稳度、低噪声、高频化趋势
广泛运用于石英钟、电视职业、通讯体系产品
石英晶体振动器是高精度和高安稳度的振动器，被广泛运用于彩电、计算机、遥控器等各类振动电路中，以及通讯体系中用于频率发作器、为数据处理设备发作时钟信号和为特定体系供给基准信号。
石英晶体振动器的根本原理
石英晶体振动器的结构
石英晶体振动器是使用石英晶体（二氧化硅的结晶体）的压电效应制成的一种谐振器材，它的根本构成大致是：从一块石英晶体上按必定方位角切下薄片（简称为晶片，它能够是正方形、矩形或圆形等），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一电场，晶片就会发作机械变形。反之，若在晶片的两边施加机械压力，则在晶片相应的方向大将发作电场，这种物理现象称为压电效应。如果在晶片的南北极上加交变电压，晶片就会发作机械振动，一起晶片的机械振动又会发作交变电场。在一般情况下，晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅十分细小，但当外加交变电压的频率为某一特定值时，振幅显着加大，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开办法、几许形状、尺度等有关。
符号和等效电路
当晶体不振动时，可把它当作一个平板电容器称为静电电容C，它的巨细与晶片的几许尺度、电极面积有关，一般约几个PF到几十PF。当晶体振动时，机械振动的惯性可用电感L 来等效。一般L的值为几十mH 到几百mH。晶片的弹性可用电容C来等效，C的值很小，一般只需0.0002～0.1pF。晶片振动时因冲突而形成的损耗用R来等效，它的数值约为100Ω。因为晶片的等效电感很大，而C很小，R也小，因而回路的质量因数Q很大，可达1000～10000。加上晶片自身的谐振频率根本上只与晶片的切开办法、几许形状、尺度有关，并且能够做得准确，因而使用石英谐振器组成的振动电路可获得很高的频率安稳度。
谐振频率
从石英晶体谐振器的等效电路可知，它有两个谐振频率，即（1）当L、C、R支路发作串联谐振时，它的等效阻抗最小（等于R）。串联揩振频率用fs表明，石英晶体关于串联揩振频率fs呈纯阻性，（2）当频率高于fs时L、C、R支路呈理性，可与电容C。发作并联谐振，
其并联频率用fd表明。依据石英晶体的等效电路，可定性画出它的电抗—频率特性曲线。可见当频率低于串联谐振频率fs或许频率高于并联揩振频率fd时，石英晶体呈容性。仅在fs＜f＜fd极窄的规模内，石英晶体呈理性。
石英晶体振动器类型特色
石英晶体振动器是由质量要素极高的石英晶体振子（即谐振器和振动电路组成。晶体的质量、切开取向、晶体振子的结构及电路方式等，一起决议振动器的功用。世界电工委员会（IEC）将石英晶体振动器分为4类：一般晶体振动（TCXO），电压控制式晶体振动器（VCXO），温度补偿式晶体振动（TCXO），恒温控制式晶体振动（OCXO）。现在开展中的还有数字补偿式晶体损振动（DCXO）等。一般晶体振动器（SPXO）可发作10^（-5）～10^（-4）量级的频率精度，规范频率1—100MHZ，频率安稳度是±100ppm。SPXO没有选用任何温度频率补偿办法，价格低廉，一般用作微处理器的时钟器材。封装尺度规模从21&TImes;14&TImes;6mm及5&TImes;3.2&TImes;1.5mm。电压控制式晶体振动器（VCXO）的精度是10^（-6）～10^（-5）量级，频率规模1~30MHz。低容差振动器的频率安稳度是±50ppm。一般用于锁相环路。封装尺度14×10×3mm。温度补偿式晶体振动器（TCXO）选用温度灵敏器材进行温度频率补偿，频率精度到达10^（-7）～10^（-6）量级，频率规模1—60MHz，频率安稳度为±1～±2.5ppm，封装尺度从30×30×15mm至11.4×9.6×3.9mm。一般用于手持电话、蜂窝电话、双向无线通讯设备等。恒温控制式晶体振动器（OCXO）将晶体和振动电路置于恒温箱中，以消除环境温度改动对频率的影响。OCXO频率精度是10^（-10）至10^（-8） 量级，对某些特别运用乃至到达更高。频率安稳度在四种类型振动器中最高。
石英晶体振动器的首要参数
晶振的首要参数有标称频率，负载电容、频率精度、频率安稳度等。不同的晶振标称频率不同，标称频率大都标明在晶振外壳上。如常用一般晶振标称频率有：48kHz、500 kHz、503.5 kHz、1MHz～40.50 MHz等，关于特别要求的晶振频率可到达1000 MHz以上，也有的没有标称频率，如CRB、ZTB、Ja等系列。负载电容是指晶振的两条引线衔接IC块内部及外部一切有用电容之和，可看作晶振片在电路中串接电容。负载频率不同决议振动器的振动频率不同。标称频率相同的晶振，负载电容不必定相同。因为石英晶体振动器有两个谐振频率，一个是串联揩振晶振的低负载电容晶振：另一个为并联揩振晶振的高负载电容晶振。所以，标称频率相同的晶振交换时还有必要要求负载电容一至，不能冒然交换，否则会形成电器作业不正常。频率精度和频率安稳度：因为一般晶振的功用根本都能到达一般电器的要求，关于高级设备还需求有必定的频率精度和频率安稳度。频率精度从10^（-4） 量级到10^（-10）量级不等。安稳度从±1到±100ppm不等。这要依据详细的设备需求而挑选适宜的晶振，如通讯网络，无线数据传输等体系就需求更高要求的石英晶体振动器。因而，晶振的参数决议了晶振的质量和功用。在实践运用中要依据详细要求挑选恰当的晶振，因不同功用的晶振其价格不同，要求越高价格也越贵，一般挑选只需满意要求即可。
石英晶体振动器的开展趋势
小型化、薄片化和片式化
为满意移动电话为代表的便携式产品轻、薄、矮小的要求，石英晶体振动器的封装由传统的裸金属外壳覆塑料金属向陶瓷封装改动。例如TCXO这类器材的体积缩小了30～100倍。选用SMD封装的TCXO厚度缺乏2mm，现在5×3mm尺度的器材现已上市。
高精度与高安稳度
现在无补偿式晶体振动器总精度也能到达±25ppm，VCXO的频率安稳度在10～7℃规模内一般可达±20～100ppm，而OCXO在同一温度规模内频率安稳度一般为±0.0001～5ppm，VCXO控制在±25ppm以下。
低噪声，高频化
在GPS通讯体系中是不允许频率哆嗦的，相位噪声是表征振动器频率哆嗦的一个重要参数。现在OCXO主流产品的相位噪声功用有很大改进。除VCXO外，其它类型的晶体振动器最高输出频率不超越200MHz。例如用于GSM等移动电话的UCV4系列压控振动器，其频率为650～1700 MHz，电源电压2.2～3.3V，作业电流8～10mA。
低功用，快速发动
低电压作业，低电平驱动和低电流耗费已成为一个趋势。电源电压一般为3.3V。现在许多TCXO和VCXO产品，电流损耗不超越2 mA。石英晶体振动器的快速发动技能也获得突破性开展。例如日本精工出产的VG—2320SC型VCXO，在±0.1ppm规定值规模条件下，频率安稳时刻小于4ms。日本东京陶瓷公司出产的SMD TCXO，在振动发动4ms后则可到达额定值的90%。OAK公司的10～25 MHz的OCXO产品，在预热5分钟后，则能到达±0.01 ppm的安稳度。
石英晶体振动器的运用
石英钟走时准、耗电省、经久耐用为其最大长处。
不论是旧式石英钟或是新式多功用石英钟都是以石英晶体振动器为中心电路，其频率精度决议了电子挂钟的走时精度。从石英晶体振动器原理的暗示图中，其间V1和V2构成CMOS反相器石英晶体Q与振动电容C1及微调电容C2构成振动体系，这儿石英晶体恰当于电感。振动体系的元件参数确认了振频率。一般Q、C1及C2均为外接元件。别的R1为反应电阻，R2为振动的安稳电阻，它们都集成在电路内部。故无法通过改动C1或C2的数值来调整走时精度。但此刻咱们仍可用加接一只电容C有办法，来改动振动体系参数，以调整走时精度。依据电子挂钟走时的快慢，调整电容有两种接法：若走时偏快，则可在石英晶体两头并接电容C，如图4所示。此刻体系总电容加大，振动频率变低，走时减慢。若走时偏慢，则可在晶体支路中串接电容C。如图5所示。此刻体系的总电容减小，振动频率变高，走时增快。只需通过耐性的重复实验，就能够调整走时精度。因而，晶振可用于时钟信号发作器。
跟着电视技能的开展，近来彩电多选用500kHz或503 kHz的晶体振动器作为行、场电路的振动源，经1/3的分频得到15625Hz的行频，其安稳性和可靠性大为进步。面且晶振价格便宜，替换简单。
在通讯体系产品中，石英晶体振动器的价值得到了更广泛的表现，一起也得到了更快的开展。许多高功用的石英晶振首要运用于通讯网络、无线数据传输、高速数字数据传输等。
