什么是晶振及其作用是什么、主要参数选择

晶振常见种类

　　我们常说的晶振，包含两种。

　　一种需要加驱动电路才能产生频率信号，这类晶振叫晶振谐振器，比如常见的 49S 封装、两脚封装的 SMD3225 5032、少量四脚 SMD 封装。

　　一种不用加驱动电路，只需要加上电压信号，就能够产生频率信号，这种叫做晶振振荡器，基本上都是 4 脚封装，含有电源引脚、地引脚、频率输出引脚等。

　　主要参数选择

　　这里我们主要针对晶振谐振器。一般晶振的主要参数有，频率、工作温度、值、等效串联阻抗、匹配电容、封装形式等等。

　　晶振的频率，一般频率的选择取决于频率需求元件的要求，比如时钟芯片就需要 32.768KHz 的晶振，MCU 一般是一个范围，基本上从 4M 到几十 M 都有。

　　晶振的工作温度，之所以把工作温度单独拿出来，主要是由于晶振是个物理的器件，工作温度与价格是成正比，工作温度要求越高，价格越高，所以选择晶振时也需要重点考虑工作温度。

　　晶振的值，一般常见的有 0.5ppm、±5ppm、±10ppm、±20ppm、±50ppm 等等。其中 0.5ppm 国内的目前只有通过数字补偿的才能做到，国外的有在 3225 甚至 2016 上实现高。的选择一般要参考频率需求器件对的要求。比如高的时钟芯片一般在±5ppm 以内，普通的应用都选择在±20ppm 左右。

　　晶振的等效串联阻抗，这个参数主要是与驱动能力有关系，也就是说跟驱动电流有关系。等效电阻小则需要的驱动电流就小。对外部驱动电路的适应能力就越高。

　　晶振的匹配电容，通过改变匹配电容的参数值，可以改变晶振的频率，也就是说可以通过调整晶振的匹配电容来对做微调。这也是目前国内做高温补晶振的主要办法。

　　封装形式

　　目前晶振的封装形式是多样的，需要根据自己的实际情况来进行选择，主要是根据板子的空间、加工方式、成本等方面来考虑。

　　常见注意事项

　　一般来说，晶振是一个系统的器件。晶振的好坏直接关系整个系统的稳定性。需要注意的主要有以下几点。

　　与加工工艺有关系的有以下两个方面：

　　一个是过高温的回流焊，由于晶振是个物理器件，在过回流焊的时候高温可能会对晶振的频率造成一定的影响，偏离频率，这个在使用 K 级别晶振的时候需要特别注意。

　　一个是清洗流程中的超声波清洗，这个主要是超声波频率如果落在晶振的工作频率上就可能引起晶振的共振，导致晶振内部的晶片碎掉，出现不良。

　　通常应用上需要注意的是让晶振工作在稳定状态，很多出现晶振失效的情况都是晶振长期工作在过驱动或者是欠驱动状态，这个可以通过查看晶振的输出引脚波形可以分析。过驱动可能导致晶振达不到正常的使用寿命，欠驱动可能导致晶振的抗干扰能力减弱，系统常常无故丢时钟。

　　抗干扰设计

　　由于晶振是个小信号器件，很容易受到外部的干扰，从而导致系统时钟出现问题。

　　这块主要从两个方面处理：

　　一个是 layout 上注意晶振时钟信号的处理，常用的是包地处理。

　　一个是对板上其他频率器件的处理，这个就需要做好不同频率间的隔离处理。

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