晶振的概念：晶振究竟是什么？有什么作用？

时间： 2024-04-04 来源：CREC官网

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1.晶振简介

晶振是利用石英晶体（又称水晶）的压电效应，用来产生高精度振荡频率的一种电子元器件。压电效应是一种电介质材料中机械能与电能互相转换的物理现象：若在石英晶体的两个电极上加上一电场，晶片就会产生机械变形；反之，若在晶片的两侧施加机械压力，则在晶片相应的方向上将产生电场。

2.晶振分类

一般来说，我们常将石英谐振器和石英振荡器统称为石英晶振或者晶振。

按照晶振内部是否有控制电路，我们可以将晶振分为谐振器和振荡器：石英谐振器内部没有独立的起振电路，需搭配外加电路才会产生振荡，因此被称为无源晶体。石英振荡器比谐振器多了一个控制电路，因此被称为有源晶体。

按照终端频率的不同需求，我们还可以将晶振分为KHz晶体谐振器和MHz晶体谐振器、KHz晶体振荡器和MHz晶体振荡器。

3.晶振的作用

晶振在电子硬件设计中扮演着关键角色，为电子设备的正常运行提供了有力支持。在频率控制、时间基准、信号转换、振荡器电路和系统稳定性提升等多方面起到关键作用：

（1）频率控制：晶振最主要的作用就是频率控制。它利用压电晶体的压电效应，将输入的电信号转换为稳定的机械振动，从而生成具有精确频率的输出信号。这种稳定的频率信号可以作为数字电路、通信系统和处理器等电子设备的时钟信号，确保其正常运行。

（2）时间基准：晶振具有良好的频率稳定性和温度特性，因此可以作为高精度的时间基准。在许多应用场景中，如全球定位系统（GPS）网络同步和时钟分配等，都需要一个稳定且精确的时间基准。晶振在这些场景中发挥着关键作用。

（3）信号转换：晶振还可以用于信号转换。在无线通信系统中，晶振可作为本振，将高频信号降低到中频或低频范围，方便后续处理。同时，在调制和解调过程中，晶振也可以作为参考信号，实现信号的调制和解调。

（4）振荡器电路：晶振是各种振荡器电路的核心元件。在振荡器电路中，晶振通过正反馈回路与其他元件共同构成一个具有稳定振荡频率的系统。这些振荡器电路广泛应用于频率合成器、相位锁定环（PLL）和时钟生成器等领域。

（5）系统稳定和性能提升：在一些高性能电子系统中，晶振可以通过提供稳定的参考频率，有效提高系统稳定性和性能。例如，在处理器和微控制器中，稳定的时钟信号对于确保数据处理的准确性和系统响应速度至关重要。此外，晶振还可以作为滤波器的元件，消除噪声干扰，提高信号质量。

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