電子發燒友網報道（文/李寧遠）晶振，是電子設備中的關鍵器件，電子設備各個模塊想要同步工作需要晶振提供的穩定時鐘信號。除了提供穩定的時鐘信號，晶振在生成各種頻率的信號以及在控制設備的運行中都發揮著重要的作用。

目前應用最廣的石英晶振，其實是利用了晶體的壓電效應，晶體的兩個電極間被施加電壓時，會由于逆壓電效應產生機械振動；反之當晶體受到機械振動時，又會在其兩端產生電壓，這是正壓電效應。當外部交變電信號的頻率與晶體的自然諧振頻率相匹配時，晶體就會產生強烈的機械振動，并輸出穩定的交流電信號，這個頻率通常是精確且穩定的。

石英晶振的穩定時鐘

石英晶體振蕩器已經主導了電子設備時間參考應用很久很久，這些晶體振蕩器覆蓋了從低端（實時時鐘）到高端（復雜無線電、GPS和軍用/航空）每一個應用。基于石英晶體的壓電效應制造的晶振，比陶瓷晶振在精度和穩定性上強出一大截。

晶振有著有源無源之分，無源晶振僅包含石英晶體單元，沒有振蕩電路，需配合外部電路才能產生振蕩信號，有源晶振內置振蕩電路，可以直接輸出穩定的時鐘信號。

一些普通的無源晶振，低頻KHz的主要應用于移動終端、小型電子產品、鐘表等時鐘信號應用上比較常見。高頻MHz的主要應用于網絡設備、汽車電子、智能家居、智能穿戴、智能醫療等新型應用。

有源晶振的類型很多，有兩種不同的方式集成，每種方法都有各自的優缺點。第一種方法是常規的將晶體諧振器與振蕩電路相結合，即SPXO，并簡單地添加輸出驅動器來支持不同的輸出類型，這種辦法很簡單，但能支持的頻率極其有限，頻率支持完全依賴于所使用的石英晶體。

另一種晶體集成的方法，是基于PLL，其VCO工作頻率更高。在頻率的支持上這種方法更全面，但也需要更多的核心模塊。

低抖動的差分晶振

對所有時鐘應用的晶振來說，低抖動都是其核心性能。更低的時鐘信號的抖動，對于提升信號的穩定性和精度至關重要，時鐘系統的穩定性也建立在此基礎上。

現在的數據中心應用、汽車電子應用以及工業自動化應用都需要晶振能夠提供可靠的抗干擾能力以及更穩定、更精確的時鐘信號。差分晶振在這些應用中受到了青睞，引領了高度傳輸應用場景的晶振應用趨勢。

差分晶振是有源晶振的一種，也很好理解，就是輸出是差分信號的晶振。它通過使用相位彼此完全相反的信號，并通過差分放大電路進行放大和處理，從而消除了共模噪聲，實現更高性能。

不同的差分信號輸出類型有不同的特點，常用的像低電壓正發射極耦合邏輯輸出模式有著很快的開關切換速度，低抖動也賦予了該模式較低的噪聲輸出。

LVDS，低電壓差分信號，很有代表性的低功耗、低誤碼率、低串擾和低輻射的差分信號技術。差分晶振選擇這種輸出模式能夠受益于LVDS的低功耗、低誤碼率、低串擾和低輻射特性。該技術本身可能在高速信號中出現阻抗不連續。

還有一種輸出模式是高速電流轉向邏輯輸出，主要應用在PCIE上，在高速串行通信應用中能提供最適配的晶振性能。

目前，這些差分晶振，能為數據中心提供精確的時鐘同步與數據傳輸，為汽車電子控制與導航系統等提供精確的時鐘與頻率控制，為PLC、機器人等工業應用提供穩定的時鐘信號與精確的時間測量。

小結

在數據速率、可靠性要求不斷攀升的需求下，晶振需要在靈活性、尺寸、成本以及抖動性能上的滿足各種要求。基于差分技術的晶振，為這些新需求提供了不少助力。