泰美克晶体技术：石英晶体与石英晶振的区别

           泰美克晶体技术：石英晶体与石英晶振的区别

石英晶体是压电晶体的一种，利用石英晶体的压电效应实现频率控制、稳定或选择，所制成的电子元器件包括石英晶体谐振器、石英晶体振荡器和石英晶体滤波器。主要应用于 通讯、家电、汽车及其它各类工业及消费类电子产品中。

石英晶体和石英晶振虽然在名称上相似，但它们在功能和使用方面差别巨大。石英晶振是完整的振荡器，只要加电，即可产生稳定的频率信号，一般在电子设备中用作时钟信号源或频率综合器中的参考频率源。而石英晶体本质上为高品质谐振器，属于无源器件，可以用作滤波，如让其实现振荡，还需配合外围放大器和正反馈环路才行。单片机（包含经典的51单片机、ARM和FPGA）系统，其时钟是由外接晶体提供的。

将石英晶体连接于单片机的时钟端口，同时还需引入两个旁路电容，才能让时钟电路正常工作。为什么要加旁路电容，电容数值该如何选择呢。这得从石英振荡器的原理说起。1923年，哈佛大学GWPierce教授开发了一种晶体振荡器电路，他将晶体并联放置在真空管的栅极和阳极之间，由此诞生了著名的皮尔斯振荡器。

根据振荡器的Barkhausen条件，振荡的产生需要同时满足幅度条件和相位条件。幅度条件要求电路起始振荡时，振荡环路的增益必须大于1（大于0dB），电路稳定振荡后，环路能够通过自身限幅作用使增益降为1（等于0dB）。相位条件要求，振荡环路必须工作在正反馈状态，环路总相位偏移（包括放大器的相位偏移和反馈网络的相位偏移）必须等于2π的整数倍，这确保了反馈信号与原始信号在相位上是同相的，从而可以使信号持续加强。振荡器的幅度条件一般是容易达到的，只要放大器件的增益能够大于环路损耗即可满足要求。皮尔斯振荡器采用共射极电路，基极和集电极作为信号输入和输出级，具有天然的180度相位差，因此只要连接于基极和集电极的晶体电路能够再提供180度相位差，即可满足振荡的相位条件。Pierce振荡器的晶体工作于串联谐振点和并联谐振点之间，晶体体现为正电抗，等效为电感。为了实现180度的相移网络，最简单的方法是在晶体两端加载旁路电容。

正确的配置是确保性能稳定的关键步骤。晶振的频率精度和稳定性对整个系统的性能影响深远。无论是在设计初期还是在产品后期的优化过程中，理解和运用正确的晶振匹配电容知识都是确保电子设备性能稳定的关键所在。选择合适的电容，不仅可以延长产品的使用寿命，还能提升整体的性能表现。在快速发展的电子技术领域，这一点尤为重要。