无源晶振英文为Crystal,中文全称为石英晶体谐振器,也有人喜欢把无源晶振称之为晶体。

(晶诺威科技四脚无源晶振产品图片)
无源晶振电路应用原理:

无源晶振的特点是需要借助于外围电路驱动才能产生振荡时钟信号,自身无法起振。在无源晶振电路中,一般需要选取合适外接电容值与之最佳匹配,借此起到对无源晶振频率微调作用,使其输出频率尽量接近标称频率中心点。

(晶诺威科技四脚无源贴片晶振焊盘脚位说明)
为何有的无源晶振有四个脚?
其实,不管是四个脚、三个脚还是两个脚,无源晶振真正工作的时候都是只需要一、三脚来组成工作电路,即频率输出脚与频率输入脚。四脚无源晶振不需要参加到电路的脚位(脚二与脚四)可以接地(GND),其目的有二:一是抗干扰,二是增加晶振与电路板的连接强度,避免晶振在物理性剧烈冲击下从电路板上脱落。
无源晶振不管是插件式还是贴片式,或有两个脚、三个脚还是四个脚,贴片或焊接时,均不存在正负极之分,也不存在方向性,不要担忧贴反。
解释如下:
- 两脚无源晶振:一个脚为频率输出脚,另外一个脚是频率输入脚。即使反过来,晶振依旧正常工作。
- 三脚晶振:两侧引脚为频率输出脚与频率输入脚,中间引脚接地。除了注意让这个接地脚去接地,两侧引脚的用法与两脚晶振无异。
- 四脚贴片无源晶振:脚1和脚3为频率输入脚及频率输出脚,其余两个脚均为接地脚,即使把它旋转180度,也只是脚1和脚3互换了位置,即输入脚变成了输出脚,而输出脚则变成了输入脚,晶振依旧可以正常工作,也不会导致任何性能及功能差异。一般情况下,四脚贴片无源晶振的脚2与脚4与晶振外壳导通,建议接地。

(晶诺威科技四脚无源晶振内部结构图片)
拓展阅读:晶振选型指南
一、晶振选型的关键参数
晶振选型需聚焦频率、负载电容、频率容差、温度特性、功耗五大核心参数,适配设备需求与场景,各行业对参数要求差异明显:
1. 频率
定义:输出基准时钟频率,范围32.768kHz~数百MHz。
选型:严格匹配芯片推荐频率,避免功能异常。
行业差异:通信业(5G 基站)需高频稳定型号(25/50MHz);消费电子(普通家电)用 32.768kHz 或 4~8MHz 即可。
2. 负载电容(CL)
定义:晶振两端等效电容(pF),需与电路电容匹配。
选型:按 PCB 外接电容选,常见 6/8/10/12.5pF,可定制 3~20pF。
行业差异:工业设备(PLC)选 10~12.5pF 保稳定;微型消费电子(TWS 耳机)用 6~8pF 适配小空间。
3. 频率容差
定义:常温下实际与标称频率偏差(ppm),决定时钟精度。
选型:高精度场景选 ±5ppm,常规 ±10ppm,低成本 ±20ppm。
行业差异:医疗设备(血糖仪)需≤±5ppm;消费电子(智能音箱)用 ±10~20ppm。
4. 温度特性
定义:不同温度下频率稳定性,含工作温度范围与温度频差。
选型:按环境选等级(商业级 -20~+70℃、工业级 -40~+85℃、车规级 -40~+105℃),关注温度频差。
行业差异:车载(ADAS)需车规级;室内设备(平板)用商业级。
5. 功耗
定义:工作电流(μA/mA),影响便携设备续航。
选型:低功耗设备选≤1μA 型号(32.768kHz),高频晶振 5~10μA。
行业差异:可穿戴设备(智能手表)、物联网传感器优先低功耗;工业插电设备(伺服驱动器)更关注稳定性。
二、不同封装型号的特点对比
SMD1612晶振 1.6×1.2mm 超小型、低功耗
SMD2016晶振 2.0×1.6mm 高性价比、通用型
SMD2520晶振 2.5×2.0mm 稳定度高
SMD3225晶振 3.2×2.5mm 工业级可靠性
三、精度与稳定度的匹配策略
晶振选型需结合设备需求与场景,平衡性能与成本:
通信设备(5G 基站、卫星接收机等):需 ±0.5ppm 高精度 TCXO,避免信号误码与干扰;骨干网设备可升级 ±0.01ppm OCXO,降低频率漂移。
消费电子(智能手环、TWS 耳机等):±10ppm 标准石英晶振即可,不影响功能且成本仅为高精度 TCXO 的 1/3~1/5,适配量产需求。
四、温度性能与应用环境考虑
选型需匹配环境温度,兼顾启动特性与老化率:
极端温度场景(车载电子、户外传感器):选 – 40~+105℃(车载)/-40~+85℃(户外)宽温晶振,避免高低温故障;启动时间≤10ms,保障设备快速稳定。
常规环境场景(智能音箱、平板):-20~+70℃商业级晶振足够,关注年老化率≤±1ppm / 年,防止长期使用时钟偏差。
五、实际应用中的选型案例
按设备需求适配晶振封装、参数:
智能手表:1612 封装低功耗晶振(32.768kHz RTC 时钟、26MHz 蓝牙),省空间且电流≤1μA,延长续航。
工业控制设备(PLC、伺服驱动器):2520 封装高稳定晶振(12/24MHz,±5ppm),抗振抗冲击,适配车间环境。
通信设备(5G 小基站):3225 封装 TCXO/OCXO(10~50MHz),满足 – 40~+85℃稳定需求,散热好适配24小时工作。
