有源晶振和無源晶振的區(qū)別

1、有源晶振比較貴，但是有源晶振自身就能震動。而無論是無源晶振，還是有源晶振，都有自身的優(yōu)點和缺點所在，若考慮產品成本，建議可以選擇無源晶振電路;若考慮產品性能，建議選擇有源晶振電路，省時方便也能保證產品性能。

2、無源晶振最高精度為5ppm，而有源晶振的精度則可以達到0.1ppm。精度越高，頻率穩(wěn)定性也更好。有源晶振在穩(wěn)定性上要勝過無源晶振，但也有自身小小的缺陷，有源晶振的信號電平是固定，所以需要選擇好合適輸出電平，靈活性較差。

3、有源晶振一般4個腳，一個電源，一個接地，一個信號輸出端，一個NC(空腳)。有個點標記的為1腳，按逆時針(管腳向下)分別為2、3、4。

4、無源晶振有2個引腳，需要借助于外部的時鐘電路(接到主IC內部的震蕩電路)才能產生振蕩信號，自身無法振蕩。

晶振是一種重要的電子元件，廣泛應用于各種電子設備中，根據其內部結構和工作原理的不同，晶振又可以分為有源晶振和無源晶振兩種類型的晶振。以下是關于有源晶振和無源晶振的主要區(qū)別。

一、工作原理

無源晶振：英文名稱為Crystals，是晶體諧振器的簡稱，是基于石英晶體的諧振器件。從本質上來說它是一個石英晶體元件，是一個被切割和加工成特定形狀和尺寸的石英晶體片。當通過電流給予其激勵時，它就會利用石英晶體天然的機電效應來產生一個精確的頻率，石英晶體在電場的作用下會產生振蕩。我們常用的無源晶振的頻率范圍在幾kHz到幾十MHz之間，但特定的應用可能會要求更高或更低的頻率。

有源晶振：英文名稱為Crystal oscillator，是晶振振蕩器的簡稱，這是一種集成了振蕩器電路的晶振器件，它可以直接輸出一個穩(wěn)定的方波信號。其基本工作原理是利用石英晶體的壓電效應和振蕩器電路的反饋機制。當石英晶體受到外部壓力時，它會產生電壓，然后振蕩器電路將電壓反饋并增大，從而維持晶體的振蕩。

二、結構與封裝

無源晶振：通常較小，封裝簡單。常見的封裝形式有HC-49U等。

有源晶振：由于內部包含了振蕩器電路，并且內部結構也較為復雜，因此有源晶振的封裝通常較大。常見的封裝形式包括SMD(表面貼裝設備)封裝，適用于現代的PCB設計。

三、輸出特性

無源晶振：無源晶振本身不直接輸出方波或正弦波信號，相反，它需要與外部電路(如Pierce振蕩器電路)結合使用，以產生振蕩輸出。當與適當的電路相結合時，晶振將在其固有的諧振頻率上產生振蕩。

有源晶振：有源晶振的主要輸出為一個方波信號，具有穩(wěn)定且精確的頻率和幅度，并且方波信號的頻率由石英晶體的諧振頻率決定，通常在幾千赫茲至數十兆赫茲的范圍內。而方波信號的幅度通常是 TTL或 CMOS電平。

四、電源需求

無源晶振不需要外部電源供電，但要產生振蕩，通常需要與一個外部的振蕩器電路配合，而這個電路需要供電。有源晶振需要外部電源供電驅動振蕩器電路。有源晶振是由晶體和一個內部的放大器電路組成的，這個放大器電路需要外部供電來驅動，使得晶體產生穩(wěn)定的振蕩。

五、應用領域

無源晶振：無源晶振因為成本低和其簡單性，被廣泛用于各種電子產品中，如手表、時鐘、無線通信設備、計算機等，作為頻率參考或時鐘源。

有源晶振：由于其能夠提供準確且穩(wěn)定的輸出頻率，所以常用于有源晶振廣泛應用于各種電子設備中，特別是需要一個穩(wěn)定頻率參考的應用。例如：通信設備、計算機、工業(yè)控制系統(tǒng)、音視頻設備等。

常見問題

無源晶振不起振?

→ 檢查負載電容是否匹配(參考芯片手冊)，或嘗試調整電容值(通常15~22pF)。有源晶振輸出異常?

→ 確認供電電壓是否穩(wěn)定，輸出端是否短路。能否互換使用?

→ 不能!無源晶振需驅動電路，直接替換會導致電路失效。經驗法則：

消費電子(手環(huán)、遙控器)→ 無源晶振網絡設備、工業(yè)主板 → 有源晶振射頻/衛(wèi)星通信 → 溫補晶振(TCXO)(有源晶振的高精度變種)

基本定義

無源晶振(Crystal Oscillator，簡稱石英晶體)

只是一個壓電陶瓷或石英晶體諧振器，自身無法產生振蕩信號.

需要外部電路(如芯片內部的振蕩電路)提供激勵信號才能工作.

常見封裝：HC49s封裝(市面上已慢慢淘汰)貼片式(如SMD3225、smd2520、smd2016等).

有源晶振(Oscillator，全稱石英晶體振蕩器簡稱晶振)

完整振蕩器,內部集成晶體、振蕩電路IC，直接輸出時鐘信號,無需外部電路，通電即可工作.

常見封裝：四腳貼片(如osc7050/osc5032/osc3225/osc2520)或雙列直插(DIP)市面上很少插件的了

核心區(qū)

特性 | 無源晶振 | 有源晶振 |

| 工作原理 | 依賴外部電路激勵 | 內置振蕩電路，獨立工作 |

| 輸出信號 | 正弦波(需整形) | 方波或正弦波(可直接使用) |

| 供電需求 | 無需電源(但外部電路需供電) | 需單獨供電(如3.3V、5V等) |

| 啟動時間 | 較慢(毫秒級) | 較快(微秒級) |

| 精度 | 依賴外部電路，通常較低(±10~100ppm) | 內置溫補電路，精度高(±0.1~50ppm) |

| 成本 | 低 | 較高 |

| 設計復雜度 | 需匹配負載電容設計復雜 | 即插即用，設計簡單 |

典型應用場景

無源晶振

用于對成本敏感、設計空間受限的場景，如：

單片機的時鐘源,消費電子產品(藍牙耳機,智能穿戴等)

有源晶振

用于高穩(wěn)定性、快速啟動或復雜環(huán)境的應用，如：

通信設備(GPS、射頻模塊)。

工業(yè)控制、監(jiān)控矩形,工業(yè)控制板高可靠性領域。

選型建議

選無源晶振：低成本、低功耗設計，且主控芯片內置振蕩電路時。

選有源晶振： 需要高精度(如GPS、工業(yè)控制板)。

典型設計電路

無源晶振設計

無源晶振設計需要諧振電容和反饋電阻，以提升晶振的啟動性能。C1和C2作為諧振電容，其值可根據特定方法進行計算選定。R2和R4可根據實際需求替換為低阻抗的磁珠，以優(yōu)化電路性能。無源晶振設計通過并聯(lián)1M電阻，增加了電路中的負性阻抗，提升了增益，進而縮短了晶振的啟動時間，使其更易啟動。

有源晶振設計

有源晶振設計包含預留匹配設計和高頻噪聲抑制，以確保電源的穩(wěn)定性。圖4展示了有源晶振的典型電路，其中，R1是一個預留的匹配設計，其值可以根據實際需求進行靈活調整，或者通過低阻抗的磁珠來進行替換。有源晶振設計通過L1的作用抑制晶振產生的高頻噪聲對電源的干擾，確保電源能夠保持穩(wěn)定。

輸出波形

無源與有源比較

無源晶振的輸出為標準的正弦波，其波形特點鮮明。而有源晶振則輸出可靈活選擇的正弦波或方波，具體取決于實際的應用需求。

圖5展示了兩種晶振的輸出波形。無源晶振的輸出為標準正弦波，其波形特點顯著。而有源晶振的輸出則更為多樣化，既可以是正弦波，也可以是方波，其波形選擇相當靈活，能夠適應不同的應用場景。