无源晶体 VS 有源晶振

　　普通压电无源石英晶体是一种无极性元件，晶体内部本身只有经过加工的单一石英晶片，英文单词叫做（Quartz crystal）需要借助设计的电路才能产生振荡信号，单晶振本身是无非发生振荡的，插件的一般常规都是二个脚，当然也会有三个脚的，中间那个脚一般用来接地，当然随着科技的发展，后来有了四个脚的普通贴片谐振器，四个脚其实只要二个脚才是真正通电工作的，剩余两个脚一个是悬空，一个是可以用来接地(可接可不接)。
　　晶体振荡器也分为无源晶体和有源晶振两种类型。无源晶振与有源晶振（谐振）的英文名称不同，无源晶体为crystal（晶体），而有源晶振则叫做oscillator（振荡器）。无源晶体需要借助于时钟电路才能产生振荡信号，自身无法振荡起来，所以“无源晶振”这个说法并不准确；有源晶振是一个完整的谐振振荡器。
　　以下是插件型石英晶体谐振器

　　有源石英晶体振荡器是少拥有少4个脚的的产品，四个脚的用途是：一脚悬空，二脚接地，三脚接输出，四脚接电压，电压也有分为以下几种，1.8V-2.5V-3V-3.3V-3.8V-5V等电压，振荡器内部本身除了有加工过的压电石英晶片外，还有有源振荡器IC，以及电阻两颗，电容两颗，有些会有一颗三级稳压管等原件，插件的外观体积比较大，但是随着现在的科技发展，有源晶振体积也从初的超大体积长20mm，宽11mm，到现在的2.5mm长，宽2.0mm的小尺寸，有源晶振的英文单词简称为（Quartz crystal oscillator）。

　　准确的叫法：

　　2. 无源晶体和有源晶振的优缺点
　　无源晶体相对于晶振而言其缺陷是信号质量较差，通常需要匹配外围电路（用于信号匹配的电容、电感、电阻等），更换不同频率的晶体时周边配置电路需要做相应的调整。建议采用较高的石英晶体，尽可能不要采用低的陶瓷警惕。
　　相对于无源晶体，有源晶振的缺陷是其信号电平是固定的，需要选择好合适输出电平，灵活性较差，而且价格高。对于时序要求敏感的应用，有源的晶振好，因为可以选用比较精密的晶振，甚至是的温度补偿晶振。
　　3、有源晶振的管脚
　　无源晶振两个管脚可以任意。
　　有源晶振根据封装不同，管教排列不同（打点的为“1脚”，逆时钟看）

　　有个点标记的为1脚，按逆时针（管脚向下）分别为2、3、4。
　　有源晶振通常的用法：一脚悬空，二脚接地，三脚接输出，四脚接电压。
　　方形有源晶振引脚分布：
　　1、正方的，使用DIP-8封装，打点的是1脚。
　　1-NC； 4-GND； 5-Output； 8-VCC
　　2、长方的，使用DIP-14封装，打点的是1脚。
　　1-NC； 7-GND； 8-Output； 14-VCC
　　BTW：
　　1、电源有两种，一种是TTL，只能用5V，一种是HC的，可以3.3V/5V
　　2、边沿有一个是尖角，三个圆角，尖角的是一脚，和打点一致。
　　Vcc          out
　　NC（点）    GND
　　4. 拆解有源晶振

　　可以看到 有源晶振 = 无源晶体+逻辑电路
　　5.  输出的波形
　　无源晶体输出正弦波。

　　有源晶振输出正弦波或方波。

　　如果有源晶振把整形电路做在有源晶振里面了的话，输出就是方波，但很多时候在示波器上看到的还是波形不太好的正弦波，这是由于示波器的带宽不够，好像有源晶振20MHz,如果用40MHz或60MHz的示波器测量，显示的是正弦波，这是由于方波的傅里叶分解为基频和奇次谐波的叠加，带宽不够的话，就只剩下基频20MHz和60MHz的谐波，所以显示正弦波。完美的再现方波需要至少10倍的带宽，5倍的带宽只能算是勉强，所以需要至少100M的示波器。
　　有源晶振 = 无源晶体+逻辑电路；那么关于晶体的其他问题：
　　1、晶振规格书里面我们常看到的CL代表什么了？
　　CL是指制作石英振荡器加进去的负载电容，所以当用到振荡器的时候就要用到相等的容抗，这样子振荡频率才会准确。单位通常都是PF。32.768K晶振系列的负载电容常见的有12.5PF，6PF,9PF等。MHZ系列的石英晶振常见的负载电容有12PF,15PF，20PF,22PF等。

　　其实对于晶振来说，其是不需要电容的。而对于晶体则是需要电容的。按照晶振的实际频率和标称频率之间的关系：
　　Fx = F0(1+C1/(C0+CL))^(1/2)；
　　而CL = Cg*Cd/(Cg+Cd)+Cs;其中Cs为杂散电容，Cg和Cd为我们外部加的两个电容，通常大家取值相等，它们对串联起来加上杂散电容即为晶振的负载电容CL。我们可以从中得知负载电容的减小可以使实际频率Fx变大，
　　从以上的计算公式来说，可以得出一定的结论。那就是晶振电路上的两个电容可以不相等，通过微调电容的值可以微调晶振的振荡频率，不过如果测了几片晶振，频率有大有小，而且偏移较大，那么这个晶振显然是不合格的。
　　对于晶振的负载电容=[(Cd*Cg)/(Cd+Cg)]+Cic+△C式中Cd，Cg为分别接在晶振的两个脚上和对地的电容。这个是必须要掌握和了解的关键所在。Cic（集成电路内部电容）+△C（PCB上电容).就是说负载电容15pf的话，两边个接27pf的差不多了，一般a为6.5～13.5pF中所提到的Cic，个人理解应该是晶体内部晶片引线间的寄生电容，此电容一般值在7pf（datasheet给出的值），实际一般在3~5pF，在计算外接的两个电容值时，要考虑到此值。
　　综上所述，负载电容对晶振的影响是很大的。因此对于负载电容的使用是需要根据实际需求来选择的。并非是在任何的情况下使用都能够达到好的效果。毕竟对于晶振来说，其本身是不需要电容的。
　　2、那么规格书中单位是PPM的又代表什么了。
　　PPM是Part Per Million的缩写，其意指百万分之的频率跳动值；用实际的频率减目的频率再除以目的频率，且将小数点向前移动6位数即正确的PPM值。之前晶振行情中的文章提到过知道晶振的值如何求出时间误差。那么在我们知道实际频率和目的频率的情况，我们如何算出PPM值。泰河电子和大家分享这个技术知识，觉得有用就收藏我们的网页吧。
　　例如：目的频率是25.000000MHZ，实际频率是25.000015。简单求出PPM，带入上面说到的公式就可以轻松求出PPM。（25.000015-25.000000）/25.000000=0.0000006.将小数点向前移动六位数，得出0.6PPM。2PPM以下常见的晶振数有源晶振较多。有源晶振市场上用到的温补晶振也是为较多的。无源晶振中做到5PPM。部分要求严格的产品，泰河电子可接受订做。详情需要和业务部联系。无源贴片晶振常用的为10PPM,20PPM,30PPM。而插件晶振中较高的为5PPM。不过市场上常规的都是用20PPM。
　　3、为什么晶振属于易碎元器件了。
　　当快递过来收货的时候，我们都会提醒业务员，此物品为易碎物品，需要贴上易碎的标签。为什么表面看上去坚硬的石英晶振，反而属于易碎产品了呢？因为晶振能正常运行工作，取决于内部的水晶芯片。晶振自身晶片厚度比较薄。以25MHZ的贴片晶振为例，它内部的芯片厚度约0.0668mm。若是晶振从高空掉落，或者是直接摔在地上，内部的芯片很容破损，导致晶振无法正常运行。因此在焊接时候，千万要注意手中的晶振，不要轻易掉落。
　　4、为什么要采用水晶振动子来制作石英振荡器。
　　因为其本身所产生的振荡频率，相对其他振荡元件来的准确和稳定一些，而且容易设计及线路简单是它的优点。
　　5、频率范围在MHZ和数百MHZ的石英晶振都是采用什么样的切割方式。
　　根据不同的应用领域以及工作温度需求，也有了很多许多不同的石英切割角度分类。例如AT-,BT-,CT-,NT,GT....等不同的切割板片. 不同的切割方向的板片具有不同的弹性常数张量(elastic constant tensor), 不同的压电常数张量(piezoelectric constant tensor)及不同的介电常数张量(dielectric constant tensor). 这些张量在石英组件的设计及应用上展现了不同的振荡及温度特性.  在各种不同种类的切割角度方式中, AT角度切割的石英芯片适用在数MHz到数。