探讨基频晶振和泛音晶振的区别及特点

时间： 2024-08-15 来源：晶科鑫官网

技术问答

基频晶振和泛音晶振

什么是基频晶振？什么又是泛音晶振？两种在电路中的使用有什么区别？

基频晶振（振荡模式Overtone：Fundamental）和泛音晶振（振荡模式为Overtone: 3rd Ovetone，5th Overtone，7th Overtone乃至更高的泛音，泛音都是属于奇数，如3、5、7、9等）是两种不同类型的晶体振荡器，这两者主要的区别在于它们的工作频率和谐波产生方式。下面是这两种晶振的详细介绍：

基频晶振采用（AT-Cut切割模式）频率范围基本是从1MHz至50MHz，而泛音晶振（AT-Cut）频率范围是可以达到18MHz至100MHz以上的。

1. 基频晶振

定义： 基频晶振是指振荡频率与振荡回路的谐振频率相等的晶振。它通常由晶振的谐振回路和激励电路组成。它利用晶体的基本振荡模式来产生信号。

特点：

频率稳定性：基频晶振具有极高的频率稳定性和精度，因为晶体材料的物理特性决定了其共振频率。

跌落特性：当频率越高，晶片就会越薄，所以跌落性能会越差。

牵引量：可适用于FM、PLL、VCO电路里。

ESR谐振电阻：三次泛音晶体的电阻是基频晶体的三倍以上，而电容量几乎是基频晶体的九倍。

输出频率：输出频率等于或接近于晶体的基频。频率范围从1MHz到50MHz这个区间，除开特殊工艺的如高基频晶振工艺，频率范围可以达到更高的300MHz都是可以的。

电路设计：基频晶振一般不需要滤波去防止晶振工作在泛音频率。

2. 泛音晶振

定义：泛音晶振是指在振荡回路中可以产生多个频率泛音的晶体振荡器。泛音振荡器的谐振回路由多个谐振电路组成，每个谐振电路对应一个特定频率的波形。泛音晶振产生的泛音频率通常是基频频率的整数倍。在电路设计中，泛音振荡器可以用于生成多个时钟频率，用于驱动多个电子模块，或用于音频设备中的声音产生。

特点：

频率更高：泛音晶振可以产生基频的多倍频率，因此通常适用于高频应用。输出频率为基频的奇数倍（如3倍、5倍等）。例如，如果基频为16 MHz，三次泛音的频率会是48MHz，基频为20MHz，5次泛音后，频率就为100MHz。

跌落特性：由于可以工作在低频，通过泛音模式达到高频率的输出，所以晶片可以做得较厚，抗跌落特性性能会比较好。

牵引量：高Q值，因此，频率基本不随其他组件而改变。

电路设计：实现泛音晶振产品工作在泛音频率上需要在电路上设计滤波防止晶振工作在基频的频率上，而且需要考虑杂散响应等因素。

总结

虽然泛音晶振具有更好的稳定性能（更高的Q值），跌落特性较好，但更加难以调谐。因此，应尽量避免在带补偿电路（VCXO压控晶振/TCXO温补晶振/OCXO恒温晶振）的晶体振荡器中使用泛音晶体。

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