晶振是在电路中提供频率基准的被动元器件,它能产生频率高度稳定的交流信号,使得电路工作在一个稳定的频率范围内,广泛应用于汽车、数字、电子等行业。
晶振可分为有源晶振与无源晶振。一般我们说的“晶振”指的是有源晶振,而无源晶振通常叫“晶体”,或者叫“谐振器”。两者最大的区别是:有源晶振自身即可起振,而无源晶振则需要外加专门的时钟电路才能起振。
有源晶振和无源晶振是两种常见的电路设计方法,它们各自具有不同的优缺点。在本文中,我们将详细分析这两种电路设计方法的优缺点,以便读者能够更好地了解它们的特点,并选择适合自己应用的电路设计方案。
一、有源晶振的优缺点
优点:
1.稳定性高
有源晶振使用放大器电路来放大信号,因此可以增强信号的幅度,从而提高晶振的稳定性。在实际应用中,有源晶振通常比无源晶振具有更高的稳定性。
2. 抗干扰能力强
由于有源晶振采用放大器电路,可以有效地抑制外部干扰信号的影响,因此具有较强的抗干扰能力。这使得有源晶振在复杂的工作环境下表现更为出色。
3. 输出信号幅度大
有源晶振可以通过放大器电路来放大输出信号的幅度,因此输出信号的幅度相对较大,适用于需要高信噪比的场合。
缺点:
1.功耗大
由于有源晶振需要使用放大器电路来增强信号,因此功耗较大,这对于一些功耗要求比较严格的应用场合可能不太适用。
2.成本高
由于有源晶振需要使用放大器电路,需要更多的元器件和电路设计技术,因此成本相对较高。
3.复杂度高
由于有源晶振需要使用放大器电路,电路复杂度较高,需要更高的电路设计技术和经验才能进行有效的设计。
4.容易产生噪声
有源晶振中的放大器电路容易受到噪声的影响,从而产生噪声干扰,这对于一些噪声敏感的应用场合可能会产生负面影响。
5.稳定性受温度影响
由于有源晶振中的放大器电路受温度影响较大,因此其稳定性也会受到温度的影响。在一些温度变化较大的环境下,有源晶振的稳定性可能会受到较大的影响。
6.抖动较大
由于有源晶振使用放大器电路来放大信号,其输出信号可能会受到电压抖动的影响,从而导致输出信号的抖动较大。
7.需要更高的电源电压
由于有源晶振中的放大器电路需要更高的电源电压来工作,因此需要相应的电源电压设计和支持。
二、无源晶振的优缺点
优点:
1.功耗低
无源晶振不需要使用放大器电路来增强信号,因此功耗比有源晶振低,适用于一些功耗要求较低的应用场合。
2. 成本低
由于无源晶振不需要使用放大器电路,因此元器件数量较少,成本也相对较低。
3. 简单易用
无源晶振的电路设计相对简单,易于实现,并且容易维护和修复。
4. 抖动小
由于无源晶振不使用放大器电路,因此输出信号的抖动较小,适用于需要高精度输出信号的场合。
5. 稳定性高
虽然无源晶振不使用放大器电路,但它仍然具有较高的稳定性,因为其输出信号的频率与晶体振荡器的谐振频率非常接近。
缺点:
1.输出信号幅度小
由于无源晶振不使用放大器电路,因此其输出信号的幅度相对较小,适用于一些信噪比要求不高的应用场合。
2.容易受到外部干扰
由于无源晶振不使用放大器电路,因此容易受到外部干扰的影响,导致输出信号的稳定性下降。
3.抗干扰能力弱
无源晶振的抗干扰能力相对较弱,对于复杂的工作环境可能表现不佳。
4.灵敏度低
由于无源晶振不使用放大器电路,因此其灵敏度相对较低,适用于一些灵敏度要求不高的应用场合。
5.不适用于高精度场合
由于无源晶振的输出信号幅度较小、抖动较大等原因,不适用于需要高精度输出信号的场合。
总结:
有源晶振和无源晶振各自具有不同的优缺点。在实际应用中,需要根据具体的应用场合选择适合自己的电路设计方案。如果需要更高的稳定性、抗干扰能力和输出信号幅度,则可以选择有源晶振;如果需要功耗低、成本低、简单易用等特点,则可以选择无源晶振。
总体来看,有源晶振的精度、稳定度等方面均要好于无源晶振,尤其是在精密测量领域,大部分用的都是高档的有源晶振,以方便把各种补偿技术集成在一起,减少设计复杂性。
另外,由于自身增加了超振电路,有源晶振体积一般都会比无源晶振要大些,但现在很多有源晶振都是表贴的,体积得以缩小,与无源晶体差不多甚至更小些。体积变小使得有源晶振的应用更广泛,尤其是消费电子领域。