晶體(全稱石英晶體諧振器,簡(jiǎn)稱晶體)與晶振(全稱石英晶體振蕩器,簡(jiǎn)稱晶振)作為被各領(lǐng)域廣泛使用的器件,經(jīng)常有人將這兩種器件誤解為是同一種器件,甚至有個(gè)別商家為了廣告效應(yīng)直接打出晶體即為晶振誤導(dǎo)用戶的說法,本文著重從晶體與晶振的組成材料、外形結(jié)構(gòu)、應(yīng)用場(chǎng)合以及參數(shù)選擇關(guān)注點(diǎn)等方面將兩種器件加以區(qū)分。
l 組成材料的不同
自然界存在的一種石英結(jié)晶體材料,人們稱之為晶體(Crystal),為半透明或不透明狀。而我們電子技術(shù)中所說的晶體主要以人造石英為原材料,其主要成分是siO2,含有少量雜質(zhì)成分如AL2O3、、CaO、MgO等,將石英結(jié)晶體按一定的方向切割成很薄的晶片,再將晶片兩個(gè)對(duì)應(yīng)的表面拋光和涂敷銀層,并作為兩個(gè)電極引出管腳,加以封裝,就構(gòu)成石英晶體諧振器,簡(jiǎn)稱晶體。
晶振(Oscillator),是以高Q值精密石英晶體為主振蕩載體,集成一定數(shù)量的集成電路、半導(dǎo)體管、阻容感等元件使其具有一定控制能力的電路集合,這個(gè)電路集合根據(jù)不同功能交叉組合使得晶體的頻率特性達(dá)到一個(gè)較高水平或?qū)崿F(xiàn)某種特殊功能,一般以至少4個(gè)引出管腳,加以封裝。也就是說晶振是晶體經(jīng)過深加工后的精尖產(chǎn)品,而晶體是晶振的一個(gè)原材料。
2 外形結(jié)構(gòu)的不同
晶體根據(jù)其安裝結(jié)構(gòu)分為插件和貼片兩種,無極性要求,即諧振器。插件一般是2個(gè)引腳,按其外形體積又分為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))、及圓柱狀(體積以φ3*8居多,也有Φ2.0*6.0,Φ1.4*4.9)等。貼片中大多是2個(gè)引腳,也有4個(gè)引腳(但其中2個(gè)引腳在電路中是不需要使用的)。按其體積大小又分為SMD5*7、SMD6*3.5、SMD5*3.2、SMD3.2*2.5,SMD2.5*2。(放一些晶體的圖片)
晶振根據(jù)其安裝結(jié)構(gòu)主要分插件和貼片兩種,有正負(fù)極性要求,即有源晶振。引出腳以4~8個(gè)居多,也有以SMA、Q9等接插式引出腳。插件結(jié)構(gòu)晶振根據(jù)安裝方法的不同還分為螺釘式、插針式、螺釘與插針混合式,體積從通常所說的DIP8、DIP14相對(duì)小封裝到半導(dǎo)體收音機(jī)大小不等,其中以20.7*12.6*8的DIP14全尺寸封裝和35.6*25.4**15為當(dāng)前體積。貼片式晶振的體積已經(jīng)可以做到SMD7050、SMD6035、SMD5032、SMD3225、SMD2520等大小但其穩(wěn)定度級(jí)別于10-4~10-6量級(jí),自2004年以家10-7量級(jí)以上貼片式恒溫高穩(wěn)晶振面市以來,當(dāng)前市場(chǎng)上貼片式的10-7量級(jí)以上高穩(wěn)定晶振種類已日趨豐富。
3 應(yīng)用場(chǎng)合的不同
晶體除作為晶振的原材料之外,主要應(yīng)用于各類小型電子設(shè)備、計(jì)算機(jī)、電話機(jī)、移動(dòng)手機(jī)、電子玩具、計(jì)時(shí)類電子產(chǎn)品及各類家電產(chǎn)品等。
晶振是具備獨(dú)立功能的電子部件,主要應(yīng)用于各類通信設(shè)備作時(shí)鐘信號(hào)源,也可作為各類儀表、儀器設(shè)備作頻率基準(zhǔn)。當(dāng)前使用晶振最多的是各類大型通信設(shè)備,如GSM/WCDMA/CDMA/TD-SCDM等各系列基站、直放站、3G、LTE等新一代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及各種網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案、以太網(wǎng)交換機(jī)及各類綜合接入設(shè)備。
4 參數(shù)選擇關(guān)注點(diǎn)的不同
晶體與晶振同樣用于頻率控制和頻率選擇,晶體的頻差范圍差別不大,均在10-5 量級(jí),而且其必須配合指定的負(fù)載電容才能正常工作,所以設(shè)計(jì)工程師在晶體的參數(shù)選擇上一般只需提供標(biāo)稱頻率、負(fù)載電容及體積即可。
晶振雖然通電即可測(cè)試到其常規(guī)電性能參數(shù),但根據(jù)其應(yīng)用場(chǎng)合的不同其頻差范圍在10-4~10-10 量級(jí)不等,尤其是當(dāng)晶振的穩(wěn)定度級(jí)別達(dá)到10-7量級(jí)以上時(shí),設(shè)計(jì)工程師在晶振的參數(shù)選擇上至少要提供標(biāo)稱頻率、工作電壓、工作溫度、穩(wěn)定度級(jí)別、輸出特性及體積等。
小結(jié):
事實(shí)上只要有頻率控制和頻率選擇的電路都將使用到晶體或晶振,而且如果不考慮成本及體積,晶振是可以用到所有使用晶體的電路中。但不同穩(wěn)定度級(jí)別不同封裝的晶振一般是不可能相互替代的,工程師在器件選型時(shí)一般都會(huì)留出一些余量,以降低維修成本,保證產(chǎn)品可靠性。尤其在設(shè)計(jì)初期先選用較高檔的器件,在保證研發(fā)可行性方面將帶來潛在效益,當(dāng)然穩(wěn)定度級(jí)別越高,器件的價(jià)格也越高,設(shè)計(jì)工程師要慎重決定高穩(wěn)晶振的多方面指標(biāo),以保證整個(gè)系統(tǒng)性能的平衡與合理。