石英晶体振荡器是简单,低成本和拥有良好精度的时钟源

许多电子电路中需要石英晶体振荡器来同步活动或提供频率参考。例如，在微控制器中，时钟信号控制数据进出存储器的移动，指令的执行和外部通信的速度。在无线电系统中，振荡器提供固定频率，允许发射器和接收器通信。

除了频率之外，振荡器的几个属性可能很重要。准确性和稳定性（以百万分率或ppm表示）对于通信协议和计时非常重要。对于便携式或电池供电的应用，低功耗可能是一个关键因素。可能需要考虑的其他特征是成本以及频率是否可以调整。

振荡器使用围绕某种类型的谐振电路的反馈来产生固定频率输出。谐振电路可以是电阻-电容（RC）或电感-电容（LC）网络。这些很简单，允许频率在很宽的范围内变化。另一方面，它们不能提供许多应用所要求的精度和稳定性。由于压电效应，诸如石英的晶体可以用作石英水晶谐振器。当对石英晶体施加压力时，在其上产生电压，并且当施加电压时，晶体变形。这可以与反馈一起用作高度精确和稳定的谐振器，其中固有频率取决于晶体的大小及其切割方式。

晶体本身是无源元件，需要与振荡器电路一起使用。这通常集成在需要时钟信号的设备中。例如，微控制器通常有两个引脚来连接晶体和几个外部负载电容。这些电容需要匹配晶体的指定负载电容（CL），以确保其以正确的频率振荡。改变负载电容的值会使振荡频率改变一小部分。这种效应可以在压控晶体振荡器（VCXO）中利用，其中使用可变电容元件（变容二极管或变容二极管）来调节频率。

您可以使用分立器件构建外部振荡器，例如使用晶体管或反相逻辑门来提供放大和反馈。然而，尽管晶体供应商提供设计指南，但从头开始构建高质量振荡器可能会很复杂。使用现成的振荡器模块通常更方便。该振荡器模块包含贴片晶振和振荡器电路-您只需提供电源即可。振荡器模块通常比集成在目标器件中的基本电路精确得多。

虽然晶体非常稳定，但振荡器的频率会受到电源电压和温度变化的影响。使用温度补偿晶体振荡器（TCXO）模块可以最大限度地减少这些影响。TCXO模块包括调节频率以补偿温度变化影响的电路。该模块通常还包括一个集成的电压调节器，以减少外部电源电压变化的影响。TCXO晶振可以实现优于2ppm的稳定性。