“晶振”是什么 如何使用它

时钟（clock）电路就像人体的心脏，决定了数字世界的一切行为，因此所有的处理器、DSP、乃至FPGA的数字逻辑都要被“时钟”驱动。

如何产生时钟？多数硬件工程师对此觉得不以为然，不就是用“晶振”么？但细究下去，却发现真正了解“晶振”如何使用的并不多。不信你回答如下的几个问题：

为啥叫“晶”振？是什么“晶”，“晶”又是如何“振”的？

下面的图中，2条腿的和4条腿的有什么区别？内部构成、工作频率范围？它们的准确的英文名字分别是什么？

上图中其它的器件都是什么？为什么有不同的形状和不同的管脚？

下图的CPU/处理器外面的Xt器件的频率为什么标注的是1-20MHz？能不能到50MHz？为什么？

四条腿的器件最高工作频率能够多高？

我们经常看到计算机的主频高达2.7GHz，WiFi通信也常听到2.4GHz和5.8GHz晶振，这么高的频率是如何产生的？

在很多系统中往往需要多个不同频率、不同相位的时钟信号，如何通过一个晶振得到这些时钟信号？

除了两条腿、四条腿的“晶振”器件之外，你还知道哪些能够产生时钟的方法？他们的优势和局限性都是什么？

在PCB设计的时候时钟电路部分如何做相关器件的布局、布线？

无源晶振（Crystal）实物（右）、原理图符号（左上）、等效电路（左下）

无源晶振（Crystal）和有源晶振（Oscillator）的内部结构

下面是从网上看到的一段针对“晶振”的简单介绍，觉得有点营养，贴到这里，供大家参考。

我们只知道晶振是一种频率元器件，而对于晶振有分基频晶振和泛音（也称为谐波）晶振的人可能少之又少。那么什么是基频晶振，什么又是泛音晶振了，两种在电路中的使用有什么区别了。

晶振的振动就像弹簧；晶体的振动频率和石英晶体的面积、厚度、切割取向等有关。

越长的抖得越慢

越粗的抖得越慢

越软的抖得越慢

不过太短太细太硬的抖不起来。

晶振是机械振动，具有机械振动的特征：形状、几何尺寸、质量等，决定振动频率。

晶振普遍由石英材质或者陶瓷材质加上内部的晶片组合而成晶振，而晶振的频率大小取决于晶片的厚度影响。首先，在制作工艺来讲，晶片大小以及晶片厚薄与晶振的频率密切相关，一般来讲，石英晶振的频率越高，需要的石英晶片越薄。

比如40MHz的石英晶体所需的晶片厚度是41.75微米，這樣的厚度還算可以做到，但100MHz的石英晶体，所需的晶片厚度则是16.7微米。即使厚度可做到但損耗非常高，製成成品後輕輕一跌晶片就碎裂。所以一般在高频的晶体就要采用三次泛音、五次泛音、七次泛音的技术来达到了。比如基频为20MHz的晶体，五次泛音之后就可以得到100MHz的晶体。

一般以经验来讲，40MHz以下基本都是基频晶振，而40MHz以上，则是泛音晶振了。因此，我们不难理解，为什么很多有源晶振频率基本都算高频的，并且成本也相对比较贵，有源晶振的成本除了内部晶片较薄以外，再就是自身有加一个振荡片。

那么基频晶振和泛音晶振在使用上又会有什么不同了？两者在使用上肯定是有区别的，比如基频的晶体，只需要接入适当的电容就可以工作，而泛音晶振则需要电感和电容配合使用才可振出泛音频率，否则就只能振出基频了。

文章由启和科技编辑