晶体振荡器和晶体谐振器的主要区别分析

现在有各种谐振器被大量应用于电子领域当中，在这些谐振器中，主要有两种使用材料，分别是石英晶体和陶瓷（陶瓷谐振器）。

石英晶体用于晶体振荡器，陶瓷用于陶瓷谐振器，二者具有相同的目的，即当向它们提供输入电压时通过振动来产生振荡频率。但是它们之间也有一些差异，因此它们具有不同的应用范围。

什么是晶体振荡器？

振荡器是在调谐电路的帮助下产生频率的电路，产生的频率称为振荡频率。同样，晶体振荡器是一种电子电路或设备，用于在晶体而不是调谐电路的帮助下产生稳定的频率。晶体振动时，它就像一个谐振器，因此会产生一个振荡频率。谐振器电路使用晶体产生振荡，因此得名Crystal Oscillator。

石英晶体振荡器的符号及电路如下图所示：

什么是陶瓷谐振器？

与晶体振荡器类似，陶瓷谐振器也是一种电子电路或设备，用于借助陶瓷作为谐振压电材料产生振荡频率的输出。该材料可以具有两个或多个电极，当连接到振荡器电路时会产生机械振动并因此产生特定频率的振荡信号。谐振器的电路类似于晶体振荡器的电路，如下图所示：

当谐振器工作时，机械振动会由于压电材料（即陶瓷）而产生振荡电压，然后将振荡电压作为输出附加到电极上。在逆压电效应的情况下使用逆概念。

注意：晶体振荡器不会有陶瓷材质，因为陶瓷材质相比石英材质，没有足够的稳定性，而且精确度也不好。而晶体谐振器有石英材质和陶瓷材质，所以陶瓷谐振器是晶体谐振器中的一种，但不能说晶体谐振器就是陶瓷谐振器。

晶体振荡器与谐振器的主要区别

尽管晶体振荡器与谐振器具有相同的工作过程并产生频率振荡作为输出，但它们在许多情况下，由于振荡器取代了谐振器，因而在性质上有一些差异，具体如下：

• 在构造上，晶体振荡器脚位均是4脚以上包括4脚，晶体谐振器通常是2脚或者4脚，不会存在4脚以上的晶体谐振器；
• 频率范围，晶体振荡器的Q因子比陶瓷谐振器高得多，因此晶体振荡器的频率范围为10kHz – 100MHz，而陶瓷谐振器的频率范围为190kHz–50MHz；
• 输出频率，晶体振荡器提供高稳定性频率输出，陶瓷谐振器也提供不如晶体振荡器那么好的稳定性输出。在输出频率精度方面，晶体振荡器提供比陶瓷谐振器更准确的输出，陶瓷谐振器对温度等参数很敏感。振荡器的精度为10ppm-1000ppm，而谐振器的精度为0.1% - 1%；
• 参数的影响- 对于陶瓷谐振器，陶瓷材料的厚度将决定输出谐振频率，而对于晶体振荡器，谐振频率输出取决于材料中声音的大小、形状、弹性和速度。晶体振荡器对温度的依赖性非常低，即即使温度发生变化，它们也非常稳定，并且陶瓷谐振器对温度的依赖性比晶体振荡器多一点。对于石英晶体振荡器，输出特性取决于振动模式和切割晶体的角度，而在谐振器中主要是厚度问题；
• 容差和灵敏度，晶体振荡器对冲击和振动的耐受性较低，而陶瓷谐振器的耐受性相对较高。晶体振荡器具有低 ESD（静电放电）容限，而陶瓷谐振器具有高ESD容限。振荡器比谐振器更敏感，灵敏度可以在辐射方面进行比较。石英的频率容差为0.001%，而PZT的容差为0.5%；
• 电容器依赖性，谐振器可能有内部电容器或有时需要外部电容器，而振荡器需要外部电容器，它们的值取决于设计用于工作的晶体；
• 使用的材料，晶体振荡器由石英作为压电谐振器材料制成，而陶瓷谐振器由钛酸铅锆 (PZT) 制成，这种材料被称为高稳定性压电陶瓷材料。晶体振荡器难以制造，而陶瓷谐振器易于制造；
• 应用，陶瓷谐振器用于频率稳定性不重要的微处理器应用中，而晶体振荡器可以在从电视到具有电子元件的儿童玩具的所有物品中找到。谐振器适用于低速串行端口通信，而晶体振荡器的频率也可用于支持高速串行通信。谐振器没有可用于高速串行端口通信的频率。在基于时钟的应用方面，谐振器不太适合实时时钟/计时/挂钟，而且需要可变电容器进行调谐，振荡器适合计时/RTC/挂钟等应用，可能每年会有几分钟的漂移调谐。

总结

通过以上分析不难看出，石英是晶振的一种材质，当然材质也有陶瓷的，但是石英晶振的精度比陶瓷晶振的高，所以在市场上应用比较广泛。

从本质上来看，晶体振荡器是指晶体带有振荡功能，所以晶体振荡器等于有源晶振，也就是本身带有电压，能自己振荡，不需要外部元件来帮助启动振荡，而陶瓷谐振器等于无源晶振。但是，无源晶振和有源晶振都属于晶振。