SPXO石英晶体振荡器介绍

    石英晶体振荡器基本结构及工作原理
    石英晶体振荡器分非温度补偿式晶体振荡器、温度补偿晶体振荡器（TCXO）温补晶振、电压控制晶体振荡器（VCXO）、恒温控制式晶体振荡器（OCXO晶振）和数字化/μp补偿式晶体振荡器（DCXO/MCXO）等几种类型。其中，无温度补偿式晶体振荡器是最简单的一种，在日本工业标准(JIS)中，称其为标准封装晶体振荡器（SPXO）。现以SPXO为例，简要介绍一下石英晶体振荡器的结构与工作原理。
    SPXO的总精度（包括起始精度和随温度、电压及负载产生的变化）可以达到±25ppm。SPXO既无温度补偿也无温度控制措施，其频率温度特性几乎完全由石英水晶振子的频率温度特性所决定。在0～70℃范围内，SPXO的频率稳定度通常为20～1000ppm，SPXO可以用作钟频振荡器。

    普通有源晶振的英文简称为[SPXO]，温补晶振的英文简称为[TCXO]，压控振荡器的英文简称为[VCXO]，压控温补振荡器英文简称为[VC-TCXO]，无源石英晶振因为简称为[Crystal]，以上都属于石英晶振部分，只是每款晶振都有它们的使用途径，与使用的功能。
    石英晶体振荡器又称有源晶振，其实跟无源晶振的原理相当，其内部都是采用压电石英晶体作为核心工作部件，都是采用压电效应产生机械振荡，在机械振荡的同时又会产生电场及其微弱的电压，当外界电压时机械振荡的幅度就会急剧增加，从而产生频率，这现象简称为压低谐振，又简称为[谐振器]有源跟无源的差别在于，无源晶振内部就三单纯的一个压电石英晶体片，两极接上电压就可工作，在加外界线路的匹配电容等配件，而有源晶振跟无源的区别在于，有源晶振内部除了本身的压电石英晶片外，还有一颗IC以及一颗贴片三极管，二极管，二颗电容以及电阻，一块微小线路板。当有源晶振想要振荡工作时最主要还是要借助于这块微型线路，以及内部串联的IC等零件，当然还需要外部的启动电压，一般有源晶振的外部电压有分为以下几种：5V，3.3V，3V，2.8V，1.8V等电压，5V的电压一般使用产品都是比较大型的设备，或者是机种，相对较小的电压一般应用在民用电子数码产品上，比如：无线通讯设备，微型笔记本电脑等数码产品。
    只要在水晶振子板极上施加交变电压，就会使晶片产生机械变形振动，此现象即所谓逆压电效应。当外加电压频率等于晶体谐振器的固有频率时，就会发生压电谐振，从而导致机械变形的振幅突然增大。
    例：与金属板之间的静电电容；L、C为压电谐振的等效参量；R为振动磨擦损耗的等效电阻。石英晶体谐振器存在一个串联谐振频率fos（1/2π），同时也存在一个并联谐振频率fop（1/2π)。由于Co?C，fop与fos之间之差值很小，并且R?ωOL，R?1/ωOC，所以谐振电路的品质因数Q非常高（可达数百万），从而使石英晶体谐振器组成的振荡器频率稳定度十分高，可达10－12/日。石英晶体振荡器的振荡频率既可近似工作于fos处，也可工作在fop附近，因此石英晶体振荡器可分串联型和并联型两种。用石英晶体谐振器及其等效电路，取代LC振荡器中构成谐振回路的电感（L）和电容（C）元件，则很容易理解晶体振荡器的工作原理。
    石英晶体，有天然的也有人造的，是一种重要的压电晶体材料。石英晶体本身并非振荡器，它只有借助于有源激励和无源电抗网络方可产生振荡。SPXO主要是由品质因数（Q）很高的晶体谐振器（即晶体振子）与反馈式振荡电路组成的。石英水晶振动子是振荡器中的重要元件，晶体的频率（基频或n次谐波频率）及其温度特性在很大程度上取决于其切割取向。石英晶体谐振器的基本结构、（金属壳）封装及其等效电路。