无源晶振的工作原理
无源晶振的工作原理基于石英的压电效应。在石英水晶片的两边镀上电极，当在两电极上加一定的电压时，由于石英的压电效应会产生形变，从而给IC提供一个正弦波形。这个正弦波形经过IC的内部整形和PLL（锁相环）电路后，产生方波，然后输入给下级电路。无源晶振必须结合外围电路构成一个振荡器才能输出特定频率的信号，而这个振荡器需要外部电源提供驱动电流。
无源晶振性能的主要影响参数
无源晶振作为时钟电路中的重要组成部分，其性能直接影响着整个系统的稳定性和准确性。无源晶振本身不具备内部振荡电路，依赖外部电路产生振荡。因此，选择合适的晶振并确保其各项参数与电路匹配，是实现高效稳定工作的关键。
无源晶振的电路应用：
1、作为时钟参考源。
在数字电路中，晶振的基本作用是提供一个时序控制的标准时刻。数字电路的工作是根据电路设计，在某个时刻专门完成特定的任务，如果没有一个时序控制的标准时刻，整个数字电路就会逻辑错乱，任何指令无法进行。
晶振则为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整频率的方法可以保持同步。
（无源晶振的电路应用）
2、提供基准频率。
晶振具有非常好的频率稳定性和抗外界干扰的能力，通过基准频率来控制电路中的频率准确性。
同时，它还是时钟电路中最重要的部件，比如向显卡、网卡、WIFI模组等配件的各部分提供基准频率，就像一把标尺。因为工作频率不稳定会造成相关设备工作频率不稳定，比如发生显卡不显彩，网卡不联网，网络掉线等不良现象。
3、用于驱动芯片。
晶振之所以能当为频率元器件，是基于它的压电效应特性：
在晶片的两个极上加一电场，会使晶体产生机械变形；在石英晶片上加上交变电压，晶体就会产生机械振动，同时机械变形振动又会产生交变电场，虽然这种交变电场的电压极其微弱，但其振动频率是十分稳定的。当外加交变电压的频率与晶片的固有频率(由晶片的尺寸和形状决定)相等时，机械振动的幅度将急剧增加，这种现象称为“压电谐振”。
时钟芯片是以输入频率做基础，再依此作除频、倍频、pll等等，产生出芯片与PCB板各部分所需的频率。它的输出频率稳定程度是由输入频率决定的。因此，时钟芯片要想获取到精确、稳定的输出，就需要精确、稳定的输入，这就需要用到晶振。晶振的品质及与外接电容的匹配关系则直接决定了晶振的工作状态。
以下是影响无源晶振性能的几个主要参数：
1、 频率容差（Frequency Tolerance）
频率容差表示晶振在标称频率上的允许偏差范围，通常以百分比或百万分之一（PPM）表示。较小的频率容差意味着晶振在工作时能更接近其标称频率，保证系统的精度和稳定性。在许多高精度应用中，如通信设备和计时器，低频率容差是确保系统可靠运行的关键。例如，常见的32.768kHz晶振，通常在±20PPM范围内，应用于对频率要求较为严格的场合时，频率容差越小，性能越优异。贴片无源晶振频率容差通常为±10PPM/±20PPM比较常见。对于插件圆柱晶振，±5PPM是圆柱晶振中精度较高的一个等级，其次±10PPM、±20PPM及±30PPM。
2、 负载电容（Load Capacitance）
负载电容是指无源晶振与外部电路中的电容匹配值，直接影响到晶振的工作频率。如果负载电容选择不当，可能导致晶振无法在正确的频率上运行，影响振荡电路的稳定性和精度。音叉晶体常见的负载电容有6pF，7pF，9pF，12.5pF；MHz晶振常见的负载电容以12PF和20PF为广泛，其次8PF，9PF，15PF，18PF等等比较常用。设计时需根据电路和晶振参数选择合适的负载电容。对于精密应用，负载电容需要精确匹配才能确保频率的稳定性，尤其是在时钟电路中，负载电容的细微误差都可能导致系统的频率漂移。
3、 等效串联电阻（Equivalent Series Resistance, ESR）
ESR是衡量无源晶振内部能量损耗的一个参数，指晶体在振荡时产生的内部阻抗。较低的ESR通常意味着晶振能够更有效地产生振荡信号，同时减少能量损耗，从而提高电路的启动性能和频率稳定性。如果ESR过高，可能会导致晶振难以启动或频率稳定性差，因此，在选择无源晶振时需要考虑ESR的大小，特别是对于低功耗设计，低ESR晶振是优先选择。
4. 频率温度特性（Frequency vs. Temperature Stability）
温度变化会影响晶振的振荡频率。频率温度特性描述了晶振在不同温度下的频率漂移情况。对于一些工业级应用或汽车级应用，要求晶振在极端温度条件下仍能保持较高的频率稳定性。例如，工业级晶振的工作温度范围通常是-40℃到+85℃，而汽车级应用则要求更宽的温度范围，如-40℃到+125℃。选择温度特性良好的晶振，能够确保设备在极端环境下依然保持稳定运行。
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