无源晶振和有源晶振有什么区别?如何选择?

发布时间:2020-08-26 阅读次数:1959

什么是无源晶振?

无源晶振通常指石英晶体谐振器(Quartz Crystal Resonator)。它主要由石英晶片、电极和封装结构组成,内部不包含独立的振荡IC,因此自身不能直接输出完整的时钟信号。工作时,无源晶振需要连接MCU、RTC或其他芯片内部的振荡电路,通过外部负载电容共同组成Pierce振荡回路,使石英晶体产生稳定振荡。由于结构简单,无源晶振具有成本低、功耗小、可靠性高等特点,被广泛应用于MCU时钟、RTC计时系统、消费电子以及工业控制设备中。


什么是有源晶振?

有源晶振通常指晶体振荡器(Crystal Oscillator)。它是在石英晶体基础上集成了振荡IC、放大电路以及相关控制电路,可以直接输出稳定的时钟信号。相比无源晶振,有源晶振不需要依赖芯片内部振荡电路工作,只需要提供电源即可输出时钟。因此,它具有更好的频率稳定性、更强的驱动能力以及更简单的外围设计。

根据性能需求,有源晶振还可以进一步分为普通时钟振荡器(XO)、温补晶振(TCXO)、压控晶振(VCXO)以及恒温晶振(OCXO)等。


无源晶振和有源晶振有什么区别?

无源晶振和有源晶振最大的区别在于是否集成了振荡电路。

无源晶振本身只是一个高Q值石英谐振元件,需要依靠外部IC产生激励信号;而有源晶振内部已经完成了振荡、放大以及波形整形,可以直接提供标准时钟输出。在电路设计方面,无源晶振需要重点考虑负载电容CL、ESR、PCB寄生参数以及MCU振荡电路匹配问题。如果负载条件不合适,可能出现频率偏移、启动困难甚至停振。有源晶振由于内部包含振荡芯片,对外围匹配要求较低,但需要提供稳定的供电电压,并注意输出负载、电源噪声以及EMI影响。


如何选择无源晶振和有源晶振?

如果产品对成本、功耗较为敏感,同时主控芯片已经提供晶体振荡接口,例如普通MCU应用,通常优先选择无源晶振。如果系统对频率精度、温度稳定性、相位噪声或者时钟抖动有更高要求,例如通信设备、汽车电子、工业控制以及精密测量设备,则更适合选择有源晶振。

 

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