晶振之基本要點
晶振全稱為壓電石英晶體振蕩器（英文Crystal Oscillators），國外稱為水晶,早期發(fā)現(xiàn)水晶是天然水晶,因為天然水晶雜質(zhì)比較多、后經(jīng)過人工種植,水晶經(jīng)過切片加工之后其產(chǎn)生機電效應(yīng)、如稱為壓電晶體，水晶加工成晶片之后可生產(chǎn)普通石英晶體，稱呼為石英晶體諧振器,也可以加工為有源帶電壓和溫補效應(yīng)的石英晶體振蕩器。用在于產(chǎn)生原始的時鐘頻率，這個頻率石英晶振。

經(jīng)過頻率發(fā)生器的放大或縮小后就成了電腦中各種不同的總線頻率。以聲卡為例，要實現(xiàn)對模擬信號44.1kHz或48kHz的采樣，頻率發(fā)生器就必須提供一個44.1kHz或48kHz的時鐘頻率。如果需要對這兩種音頻同時支持的話，聲卡就需要有兩顆晶振。但是娛樂級聲卡為了降低成本，通常都采用SRC將輸出的采樣頻率固定在48kHz，但是SRC會對音質(zhì)帶來損害，而且現(xiàn)在的娛樂級聲卡都沒有很好地解決這個問題。晶振一般叫做晶體諧振器，是一種機電器件，是用電損耗很小的石英晶體經(jīng)精密切割磨削并鍍上電極焊上引線做成。這種晶體有一個很重要的特性，如果給它通電，它就會產(chǎn)生機械振蕩，反之，如果給它機械力，它又會產(chǎn)生電，這種特性叫機電效應(yīng)。他們有一個很重要的特點，其振蕩頻率與他們的形狀，材料，切割方向等密切相關(guān)。由于石英晶體化學(xué)性能非常穩(wěn)定，熱膨脹系數(shù)非常小，其振蕩頻率也非常穩(wěn)定，由于控制幾何尺寸可以做到很精密，因此，其諧振頻率也很準確。根據(jù)石英晶體的機電效應(yīng)，我們可以把它等效為一個電磁振蕩回路，即諧振回路。他們的機電效應(yīng)是機-電-機-電的不斷轉(zhuǎn)換，由電感和電容組成的諧振回路是電場-磁場的不斷轉(zhuǎn)換。在電路中的應(yīng)用實際上是把它當作一個高Q值的電磁諧振回路。由于石英晶體的損耗非常小，即Q值非常高，做振蕩器用時，可以產(chǎn)生非常穩(wěn)定的振蕩，作濾波器用，可以獲得非常穩(wěn)定和陡削的帶通或帶阻曲線。
　　晶振用一種能把電能和機械能相互轉(zhuǎn)化的晶體在共振的狀態(tài)下工作，以提供穩(wěn)定，精確的單頻振蕩。在通常工作條件下，普通的晶振頻率絕對精度可達百萬分之五十。高級的精度更高。有些晶振還可以由外加電壓在一定范圍內(nèi)調(diào)整頻率，稱為壓控振蕩器（VCXO）。

　　晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號。通常一個系統(tǒng)共用一個晶振，便于各部分保持同步。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過電子調(diào)整頻率的方法保持同步。
　　晶振通常與鎖相環(huán)電路配合使用，以提供系統(tǒng)所需的時鐘頻率。如果不同子系統(tǒng)需要不同頻率的時鐘信號，可以用與同一個晶振相連的不同鎖相環(huán)來提供。
VC-TCXO就是“壓控溫度補償晶體振蕩器”的英文縮寫。
(RF集成發(fā)展現(xiàn)狀)
RF集成一個重要的發(fā)展出現(xiàn)在大約兩年以前，當時RF技術(shù)和數(shù)字基帶調(diào)制解調(diào)器的發(fā)展使得在無線手機中用直接下變頻接收器替代超外差射頻器件成為可能。超外差射頻器件使用多級混頻器、濾波器和多個電壓控制振蕩器(VCO)，已經(jīng)很好地應(yīng)用了多年，但直接變頻射頻器件的集成度能夠大大減少GSM RF總體元件數(shù)。在上世紀九十年代后期，一個典型的單頻段超外差RF子系統(tǒng)包括PA、天線開關(guān)、LDO、小信號RF和VCTCXO，需要大約200個分立器件；今天，我們能夠設(shè)計一個具有四頻段功能的直接變頻系統(tǒng)，集成了VCO、VCXO和PLL回路濾波器，而它的元件數(shù)卻少于50個。
如德州儀器用于GSM的收發(fā)器TRF6151(圖1)，集成在上面的功能包括片上電壓調(diào)節(jié)器、VCO和VCO槽路、PA功率控制、PLL回路濾波器EDGE阻塞器檢測、LNA增益分步控制及VCXO。
對于設(shè)計人員來講，先進的集成有助于克服無線RF中一些大的難題，其中最基本的一個是收發(fā)器的DC電源及其調(diào)節(jié)。在通話時，隨著溫度和時間變化，電池電壓會變化，此外，來自TX VCO和RX VCO電源的噪聲耦合也會影響整個系統(tǒng)的性能，因而設(shè)計人員面臨著如何解決射頻線路板調(diào)節(jié)器和大多數(shù)相關(guān)無源元件的問題。將這些器件集成在射頻收發(fā)器中意味著唯一所需的外部元件就是簡單的去耦電容，這種直接與電源相連的特性不僅簡化了設(shè)計，也節(jié)省了線路板空間。
RF設(shè)計人員面臨的另一個挑戰(zhàn)是VCO調(diào)諧范圍和鎖定時間。在所有模擬VCO設(shè)計中。因為常常需要對鎖定時間和調(diào)諧范圍進行平衡，所以回路濾波器一般放在芯片外部。有時候，這可以在VCO調(diào)諧范圍的軟件控制中解決，然而這個方法對電話整體開發(fā)提出了額外的資源要求。當數(shù)字調(diào)諧功能包括在VCO中且能提供自校準時，就可得到一個擴展的調(diào)諧范圍，回路濾波器元件就能放在芯片中。顯然，這一方案可使設(shè)計工程師簡化他們的工作。
為獲得GSM系統(tǒng)所需的發(fā)送器功率控制，PA制造商一般都將這一功能包括在功率放大器模塊(PAM)中。功率控制器通常由多達幾千個數(shù)字CMOS門組成，制作在PAM內(nèi)一個獨立的芯片中，該元件會使PAM的成本增加0.30～0.40美元。把這一功能集成到射頻器件中將使GaAs PAM制造商不必采購數(shù)字CMOS電路和將它們裝入PAM中，對于一個每月生產(chǎn)成千上萬產(chǎn)品的OEM來講，去掉這個多余的元件將大大降低他們的成本。
先進集成能帶來實質(zhì)性節(jié)約的另一個領(lǐng)域是VCXO。在過去，要購買昂貴的VCTCXO模塊作為分立元件設(shè)計在射頻器件中，所以將VCTCXO模塊常用元件并入射頻器件中能減少費用和相關(guān)設(shè)計問題，利用TRF6151僅需要一個低價位的晶體和變?nèi)荻O管就能完成VCTCXO的功能。
雖然有了這些集成和設(shè)計簡化，RF設(shè)計工程師依然面臨著困難的抉擇，其中之一是輸入靈敏度和RX功耗。眾所周知，低噪聲放大器(LNA)設(shè)計中所用的電流越大，總體噪聲特性就越低。設(shè)計工程師必須判定接收器的總功率預(yù)算，以及接收器靈敏度水平要求。但是噪聲并不隨功率減少而減少，事實上正好相反。所以雖然能滿足GSM標準規(guī)范，設(shè)計人員也必須經(jīng)常問自己，為達到某個靈敏度水平而在功耗上付出代價是否值得。這個問題也說明對設(shè)計工程師和IC制造商來講為什么在整個設(shè)計過程中密切配合非常必要，從設(shè)計工程師處得到的反饋能夠引導(dǎo)IC制造商在開發(fā)未來RF產(chǎn)品時更好地為無線業(yè)界服務(wù)
水晶處了能加工成為壓電石英晶體諧振器，和壓電石英晶體振蕩器之外,還有可以加工晶體濾波器之類產(chǎn)品?？等A爾公司生產(chǎn)經(jīng)營：石英晶振,石英晶體振蕩器,聲表面濾波器,陶瓷晶振,壓電陶瓷霧化片系列產(chǎn)品。

作者：康華爾－晶振帝國

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