泛音晶体振荡器和基频晶体振荡器有何区别？

晶体振荡器是现代电子系统中不可或缺的频率源，广泛应用于通信、导航、航空航天、军事等领域。

根据输出频率的不同，晶体振荡器可分为泛音晶体振荡器和基频晶体振荡器。本文将详细介绍泛音晶体振荡器和基频晶体振荡器的区别。

一、振动模式

晶振一般分为基频与泛音两种类型。

晶振实质上是石英晶片的机械振动，石英晶片的切割角度、厚度、晶片镀银工艺等多种因素决定了晶振频率的大小、精度与稳定性。

从制作工艺角度来看，石英晶振的频率越高，则石英晶片越薄，比如40MHz的晶片厚度大约为41.75微米。

从技术层面来讲，100MHz晶振所需晶片厚度则为16.7微米。我们都知道晶片为具备易碎特性，显然这样的厚度即使可以做到，但损耗会非常高，成品轻轻一跌晶片可能就会碎裂。

鉴于此，一般高频晶振就要采用三次泛音、五次泛音、七次泛音技术。比如基频为20MHz的晶振，三次泛音之后就可以得到60MHz的晶振。

一般情况下，40MHz以下的晶振都是基频。而40MHz以上则较多为泛音晶振。我们常见的泛音晶振一般为三次泛音（3rd OVERTONE）。

二、频率控制范围

泛音晶体振荡器能够产生基频及其倍频输出，因此其频率控制范围相对较窄。而基频晶体振荡器只输出基频，具有更宽的频率控制范围。这意味着基频晶体振荡器在需要高精度、宽频率范围的场合具有更好的适用性。

三、相位噪声和抖动性能

基频晶体振荡器的相位噪声和抖动性能要优于泛音晶体振荡器。这是因为在倍频输出时，泛音晶体振荡器的相位噪声和抖动性能会随着倍频数的增加而变差。

相比之下，基频晶体振荡器具有更低的相位噪声和抖动，因此在高精度应用中，如通信和导航系统，基频晶体振荡器更适合用作频率源。

四、板载散热能力

在实际应用中，泛音晶体振荡器在高精度应用场景中更容易产生过热现象，需要更加有效的散热方式。而基频晶体振荡器则相对较稳定，散热要求相对较低。

因此，在需要高精度、长时间稳定运行的应用中，如航空航天和军事领域，应优先考虑使用基频晶体振荡器。

五、应用场景

在实际应用中，基频晶体振荡器需要注意匹配适当的外接电容，以实现更好的频率控制和稳定性。而泛音晶体振荡器则需要电感和电容配合使用才可输出泛音频率。

此外，由于倍频输出时噪声和抖动性能的变化，泛音晶体振荡器在某些特定应用中可能更合适，如需要高频小信号输出的场合。

综上所述，泛音晶体振荡器和基频晶体振荡器在频率控制范围、相位噪声和抖动性能、板载散热能力以及应用场景方面存在明显的差异。在选择使用时，应根据实际需求和具体应用场景进行综合考虑。

例如，在需要高精度、宽频率范围的应用中，应优先考虑使用基频晶体振荡器；而在需要高频小信号输出的场合，泛音晶体振荡器可能更为合适。正确选择合适的晶体振荡器能够为电子系统的稳定性和性能提供重要保障。