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Fox Quartz Crystal設計與制作，美國FOX公司是一家超級注重于品質的元器件供應商，為了好的品質不惜一切代價在一個小細節上面死磕，只為了讓用戶好的體驗，憑借著精湛的工藝，卓越的性能，過硬的品質使得其在行業之中得到無數的稱贊，隨著不斷增長的需求，福克斯公司意識到新的機會來臨，便利用長期積累的經驗，針對新的需求開發高質量低成本的石英晶振，產品具有輕薄小低功耗低損耗的特點，比較適合用于網絡設備，智能產品，電子數碼等領域.

晶體僅在最終應用中提供頻率選擇元件。有外部并且需要增益級來實現最終所需的時鐘信號。這個晶體頻率范圍通常被認為小于160MHz。這個頻率以上的晶體需要復雜的電路設計，調諧困難，需要專門的高頻晶體。

需要提供CMOS或BJT增益級，有許多可接受的配置。這個該級的輸入和輸出阻抗會影響電路Q。放大器噪聲水平會影響這兩者相位噪聲和抖動。該級如何在有源增益區偏置對振蕩器至關重要啟動。此外，該階段的帶寬會影響啟動特性。如果振蕩器電路為了在泛音上操作晶體，放大器中需要一個頻率選擇裝置電路，以確保電路在所需的晶體泛音處僅具有所需的增益和相移。
振蕩器電路在晶體諧振時產生交流電流。此交流電流或驅動器液位必須低于臨界值，否則晶體可能會損壞。過大的電流會導致晶體運動超過彈性極限而斷裂。XY切割（音叉）32.768KHz手表晶體必須限制在約5µA或更小，否則晶體的尖端將斷裂。
>1MHz的SMD無源晶體通常是AT切割晶體。這些設備可以容忍較寬的驅動器級別范圍在達到毫瓦驅動水平之前，不會發生斷裂。增加的老化可能發生在更高的µW驅動范圍。過度驅動晶體會激發不想要的振動模式。這些可以導致在不同的狹窄溫度范圍內出現嚴重的頻率跳躍。
在大多數情況下，晶體在無功負載下運行。這樣可以調整最終最終應用中的頻率。這通常需要校正頻率變化與水晶的時間。CLOAD值決定了頻率與負載電容的靈敏度。AT切割晶體對于低值可以具有30ppm/pF的靈敏度。使用更高的負載值電容降低了靈敏度，但增加了振蕩啟動的難度。CLOAD溫度特性可以改變振蕩器的頻率對溫度的響應。
晶體的頻率響應由晶體穿過原子的切口決定石英晶體的平面。這導致了穩定且可重復的溫度響應。這個曲線圖顯示了AT切割晶體的不同切割的頻率-溫度響應。每個曲線有2分鐘的弧度不同。

每條曲線是通過石英晶體的原子平面的切割的2分鐘弧的變化。

晶體有許多參數需要指定，以確保接收到符合最終應用程序要求。
•頻率
•校準，設定點為25°C

•CLOAD
•穩定性，頻率與25°C溫度的關系
•工作溫度范圍
•Cl的最大ESR，晶體諧振電阻
•C0范圍，引腳間電容
•LMOTIONAL或CMOTIONAL，設置晶體的拉出能力
•驅動級別
•頻率和電阻的驅動電平依賴性（DLD）
•老化
•絕緣電阻
還有其他規范，如每°C允許的最大頻率變化，或平滑曲線允許的最大響應（擾動控制）。

進貨檢驗或測試需要專用設備：
•晶體阻抗計（CI計）
•具有特殊測試夾具和軟件的網絡分析儀
電路板布局對于實現最佳性能至關重要。以下是一些注意事項：
•導線長度必須盡可能短。
•晶體引線阻抗高，對噪聲非常敏感。
•電容器和晶體封裝的接地節點不得涉及循環噪聲源的電流。
•如果引線上的泄漏路徑低于500K歐姆，這可能會影響振蕩器的啟動并且還將使頻率偏移多達幾個ppm。

康納溫菲爾德石英晶體振蕩器介紹，優秀的Connor-winfield晶振公司憑借其50多年的歷史以及豐富的生產經驗和技術服務，不斷的更新創造更具有價值的頻率控制產品。并通過自身的不懈的努力，打磨優質的產品，產品具有高精度，高頻率，高性能，小體積，高溫度，低抖動等特點，產品包含溫補晶振，壓控晶振，石英晶體振蕩器等產品。盡管引及了競爭性諧振器技術，但與目前可用的任何其它頻率控制技術相比，基于石英的振蕩器在長期和短期穩定性精度以及低抖動和低相位噪聲信號生成方面繼續提供最高水平的性能。

大多數IC帶有內置有源晶體振蕩器電路采用Gated-Pierce設計，其中振蕩器是圍繞單個CMOS反相門構建的。對于振蕩器的應用這通常是一個單一的反相包括一個P通道和一個N通道的級增強型MOSFET，更常見在數字世界中，作為一個無緩沖逆變器（見圖。1） 。可以使用緩沖逆變器（通常包括三個串聯的P-N MOSFET對），但是數千的相關收益將導致可能不太穩定的成品振蕩器。

一個實用的振蕩器電路如圖2所示包括所述未緩沖反相器、兩個電容器，兩個電阻器和石英晶體。了解如何該振蕩器工作CMOS反相門必須被視為具有增益、相位和傳播延遲約束，而不是作為邏輯設備使用1和0。康納溫菲爾德石英晶體振蕩器介紹

圖3顯示了直流傳輸特性（Vin與。Vout）和未緩沖的DC偏置點線HCMOS逆變器74HCU04。在3.3V和1M? 對于Rf，逆變器將與其輸入和輸出一起放置電壓約為1.65V。這種逆變器現在被認為是在其線性區域中被偏置。輸入的微小變化電壓將被增益放大，并顯示為輸出電壓的變化較大。

圖4顯示了一組典型的開環增益曲線相同的74HCU04。在3.3V時，逆變器的增益為20（26 dBV）從DC到2MHz，具有3dB衰減頻率為8.5MHz，并且看起來仍然具有增益超過100MHz。
為了將這種偏置反相門用作振蕩器，它必須具有足夠的增益克服了反饋網絡的損耗（圖中的C1、C2、Rlim和石英晶體。2） ，振蕩頻率下的負電阻足以超過晶體等效串聯電阻，以及整個電路周圍的相移360度。人們很容易想到這種74HCU04逆變器可以用來制造工作頻率超過100MHz的振蕩器，因為它在3.3V時有足夠的增益，但實際上由于各種振蕩器環路周圍的相移。
該電路的分析很難概括，因為它非常依賴于家族所使用的CMOS門以及該特定CMOS家族的內部構造。全部的CMOS反相門具有輸入電容、輸出電容和輸出“電阻”和傳播延遲，所有這些都會影響C1、C2和Rlim的選擇如圖2所示，并最終確定OSC晶振的較高工作頻率。選擇偏置電阻器Rf通常在1M之間? 和10M?, 降低一個值將有效出現在水晶上，并可能導致水晶在雜散或泛音頻率。康納溫菲爾德石英晶體振蕩器介紹.
考慮一個ESR為15的20MHz晶體?, 3pF的C0，需要負載電容為20pF，晶體功耗約為100µW。

從20pF的期望負載電容開始，這可以近似為C1+柵極輸入電容（1至5pF是典型值）與C2串聯。C1的比率至C2將影響增益和晶體功率耗散。一個好的起點是C1≈C2。為了增加環路增益（并降低晶體功耗），使C1＜C2。這對于負載電容為20pF，柵極具有~3pF的輸入電容。

本應用筆記主要介紹了將32.768K晶振連接到實時時鐘(RTC)的晶體選擇和布局技術.它還提供有關振蕩器電路設計標準,系統設計和制造問題的信息.振蕩器是皮爾斯型振蕩器的CMOS反相器變體.圖1顯示了一般配置.這些RTC包括集成負載電容(CL1和CL2)和偏置電阻.皮爾斯振蕩器利用以并聯諧振模式工作的晶體.并聯諧振模式中使用的晶體被指定為具有特定負載電容的特定頻率.

石英晶體振蕩器的輸出頻率可以是基波諧振頻率,也可以是該諧振頻率的倍數,稱為諧波頻率.諧波是基頻的精確整數倍.但是,像許多其他機械諧振器一樣,晶體表現出幾種振蕩模式,通常是基頻的奇整數倍.這些被稱為"泛音模式",振蕩器電路可以用來激勵它們.泛音模式的頻率近似,但不是基模頻率的奇整數倍,因此泛音頻率不是基模的精確諧波.

為了石英晶體振蕩器的設計和工程成功,設計工程師必須首先了解石英晶振.晶體作為振蕩器電路中的最高Q分量,對電路的影響最大.因此,正確指定晶體對于設計良好的振蕩器至關重要.這個迷你引物將涵蓋石英晶體中一些最容易被誤解的參數.圖1顯示了晶體諧振器的等效電路.

這些石英晶體振蕩器非常穩定,具有良好的品質因數,尺寸小,非常經濟.因此,與諸如LC電路,轉向叉等的其他諧振器相比,石英晶體振蕩器電路是優越的.通常,8MHz晶體振蕩器用于微處理器和微控制器.等效電路也代表晶體的晶體作用.電路中使用的基本元件,電感L1代表晶體質量,電容C1代表柔量,電阻R1代表晶體的內部結構摩擦,C0代表晶體機械成型所形成的電容.

到2022年,全球晶體振蕩器市場規模估計將達到32億美元,從2016年到2022年的復合年增長率為5.8％.晶體振蕩器電路是一種諧振裝置,它使用壓電石英晶體諧振器通過機械振動產生精確頻率的電脈沖.由于晶體振蕩器的優點,例如將機械振動轉換成電脈沖,反之亦然,在這些晶體中使用壓電材料.這些優點拓寬了晶體振蕩器的應用領域.晶體振蕩器是一種電子振蕩器/頻率振蕩器,可產生一定頻率的振蕩.這些晶體用于數字設備,例如集成電路,無線電發射器和手表,以產生時鐘信號.

石英晶體振蕩器中的抖動顧名思義,RJ(隨機抖動)指的是不可預測的抖動元素,可以基于器件本身的固有特性或由于熱噪聲等的影響而自然誘發.隨著時間的推移,RJ特征越來越廣.參考信號源的實際抖動是由用作參考時鐘源的振蕩器引起的對RJ有貢獻的元素.在其他系統中,DJ歸因于電路板PSU噪聲,串擾和電纜設計的影響導致頻帶不足,而RJ歸因于專用集成電路噪聲.系統設計者的任務是改進專用集成電路設計或改變電路板布局和組件,以減少TJ.市場上振蕩器(參考信號源)的[結構和特性]從以上部分可以看出,保持信號質量需要選擇不受噪聲或抖動影響的參考時鐘源.接下來,我們回顧目前市場上振蕩器的結構(類型)和特性.