有源晶振和无源晶振的差异是什么?在电路应用中有什么区别?
从名称来看:
无源晶振,全称为石英晶体谐振器,英文为Crystal,简写为XTAL。
有源晶振,全称为石英晶体振荡器,Crystal Oscillator。简写为OSC。
区别如下:
1、无源晶振不带电压,有源晶振带电压,名称也是因此而起。无源晶振自己不会起振,需要与外部电路配合才能输出时钟信号。有源晶振只要通电就能振荡,并输出时钟信号。
2、无源晶振为频率输入与输出两端,有源晶振单端频率输出硬件数字电路设计上的区别:无源晶振没有供电,但分频率输入脚和频率输出脚。有源晶振有供电,只有一端输出频率。
3、无源晶振贴片时没有方向性,有源晶振存在方向性无源晶振没有方向,正反向都可焊接,其功能没有差异。有源晶振具备方向性,因为只有一个频率输出脚,焊反了会存在“被烧坏”高风险。使用有源晶振的芯片上一般会标注XTAL_IN或者只标XTAL CLOCK之类的标识,把有源晶振的输出脚(OUTPUT)接上去即可。
4、两个脚的一定是无源晶振,带4个脚的就要认真辨别了,因为两者均有可能。无源晶振,只需要一个石英晶片就可以振荡,所以,晶片的两个脚就是无源晶振的最少数量的引脚。小尺寸无源晶振带2个接地脚,起外壳接地屏蔽作用。有源晶振至少需要三个脚:电源输入、接地、时钟信号输出,因此再加一个空脚或压控脚,就是4个脚了。
上图为某双频WIFI模块使用的37.4MHz为无源晶振,外接电容。(注意:不同负载电容的无源晶振对外接电容的要求不同)。
上图为某GPS芯片使用的有源26M晶振,带温补功能。
GPS对频率准确性要求很高,需要带温度补偿,才能保证信号精度。如上图某通信平台,LTE通信对射频信号准确性要求也很高,所以需要温补晶振。通过RF_AFC引脚可以控制晶振的输出频点,借此校正和基站之间的频率差异。
选择有源晶振还是无源晶振,主要基于芯片设计。若自带振荡电路,就采用无源晶振方案。而针对不带内部震荡电路的电路方案,则采用有源晶振。另外,若对频率控制有需求,则采用压控振荡器(VCXO),实现调节晶振震荡频率的目的。若需要满足耐高低温的晶振性能需求、或对晶振精度及稳定性有严格要求,则需要采用温补晶振(TCXO)或压控温补晶振(VCTCXO)电路设计方案。