上一篇文章，我们讲了“晶体和晶振不是一个东西”，这个硬件工程师最大的误区。这次我们详细讲一讲晶体和晶振设计时，需要注意的一些参数。尤其在智能硬件设计中，需要注意哪些，不需要注意哪些。

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晶体和晶振的常用分类：

XTAL：Crystal，普通晶体，通常被大家叫做“无源晶振”。两个脚的一定是晶体，四个脚的有可能是。

XO： Crystal Oscillator，普通的晶振，通常被叫做“有源晶振”，通常是3-4个脚。4个脚的外观看起来和晶体是一样的。

TCXO ：Temperature Compensate Crystal Oscillator，温度补偿晶振，简称“温补晶振”。晶体的震荡频率是会随着温度的变化而变化的，加了温度补偿电路后，输出时钟精度更准确。

VCXO ：Voltage Controlled Crystal Oscillator，电压控制的晶振，简称“压控晶振”，通过外部电压调整晶振输出的频率，通常用于射频电路。

VC-TCXO：既有压控、又有温度补偿的晶振。压控温补晶振。用于射频电路上。

OCXO：Oven Controlled Crystal Oscillator，恒温晶振。不需要像TCXO那样做温度补偿了，因为晶振本身就被包裹在一个恒温腔体中。通常用于仪器设备等需要超高精度的时钟源的地方。普通消费电子设备中几乎没有用到的。

时钟频率

晶体的唯一作用，就是用来产生时钟频率。

看一个晶体，首先就要看它是什么频率的。

常用频率有32KHz和xxMHz。

32K很有特色

32k晶体，主要用于实时时钟（RTC），就是咱们的年月日时分秒。严格来讲是32768Hz，很精确的一个数值。

32768是怎么来的？为什么是这么奇怪的一个数值呢？换算成2进制就一点都不奇怪了：32768=215，换算成2进制是1000 0000 0000 0000。是计算机中的整数。

RTC芯片按照32K的频率计数，记了32768次，就是一秒钟。

现在大家再来看“石英表”、“石英钟”，就明白这个“石英”是什么意思了吧？利用“石英晶体”来计算时间的表和钟。这个石英晶体，就是上面讲的32.768KHz的晶体。

其他的MHz级别的晶体，主要是给系统时钟使用。可以简单的理解为“时钟跳一下，系统动一下”。

例如8MHz、12MHz、24MHz、26MHz、32MHz等，大多是整数。也有19.2MHz、37.4MHz等不是整数的晶体。

你想要任何频率的晶体，厂家都做的出来。反正就是把石英晶体切片嘛，大小厚薄都可以随意定制。只是平时使用的时候，大家都采用标准品，只有特殊领域才会去定制特殊频率的晶体。

另外，通常晶体的频率不会做的太高，基础频率一般不超过40MHz。晶体的频率是基于石英晶体的机械振动而来的，太高了切割不出来，精度也会变差。

手机和电脑的CPU，动辄GHz的运算频率，是怎么来的呢？是通过倍频电路得到的，把晶体产生的基础频率加倍上去，让主时钟跳一下，产生几十个CPU时钟，然后CPU再根据这个倍频后的时钟来运行。“时钟跳一下，系统动几下”。

温补晶振

xxMHz晶体，还会给射频使用。咱们用的2.4GHz和5.8GHz的WIFI、900MHz的GSM通话、433MHz的遥控器，这些高频的射频信号，也是通过主时钟的倍频产生的。

射频信号对时钟的精确度要求非常高，一般都是采用温补晶振。整体频段比较宽的系统，尤其是手机射频这样的从700MHz到2.6GHz的宽频射频系统，很多时候还需要用压控晶振，产生可以变的基础电压。（VC-TCXO）

至于电脑CPU，快点慢点差别不大，都能工作，所以一般不会采用高精度的或者带温度补偿的晶振。

晶体和晶振的常见使用方法

正常使用的时候，对于晶体需要考虑负载电容。对于晶振没啥好考虑的，直接拿来用就行了。

这里并不是说误差、温飘、寿命这些不重要，而是说对于非射频类的系统，尤其是MCU类小系统，误差大一点没什么关系，不会对系统运行有什么影响。

哪怕是小厂出产的晶体，也不会做的误差太大的，不然早就倒闭了。

某晶体的规格书，使用的时候只需要注意频率和负载电容即可。

误差的单位是ppm，百万分之一。通常晶体和晶振的误差，顶多也就是±30ppm。其实对数字系统工作的影响，还不如走线寄生电容来的大呢。

对于温补晶振和压控晶振，涉及到射频信号指标的，最好选择射频IC厂家批量验证过的晶振，而不是自己随便挑一个差不多的。虽然差不多的也能用，但是量产可靠性不敢保证。

晶振不需要负载电容（都在晶振里面，不需要外加），晶体需要外加负载电容。（如上图的2个8.2pF）

有些处理器芯片把负载电容加到了芯片内部了，可以不用外加，但是选择晶体的时候需要和内部的负载电容对应上。

在晶体的PCB Layout中，需要把晶体管脚下面的1层或者2层挖开，不走线不铺铜，目的就是减小引脚产生的寄生电容，确保晶体的负载电容的准确性。

如果负载电容不准，晶体就会有频偏。对于带射频的系统一定要注意时钟准确性，例如蓝牙、WIFI、2G、4G等，频偏过大就很容易断连或者无法通信。

燚智能周教授，智能硬件开发实战派，前期精彩内容回顾

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