各種電子設(shè)備需要基準信號。為獲得基準信號可以使用石英晶體振蕩器，也可以通過其它元器件，例如LC振蕩器、CR振蕩器、陶瓷振蕩器或全硅MEMS振蕩器等。LC振蕩器利用電感（L）和電容（C）組合后產(chǎn)生的諧振現(xiàn)象起振頻率；CR振蕩器使用電容（C）和電阻（R）所構(gòu)成的充放電電路起振基準頻率；陶瓷振蕩器則使用以鋯鈦酸鉛（PZT）為主要材料的壓電陶瓷；而全硅MEMS振蕩器則是應(yīng)用了MEMS（Micro ElectroMechanical Systems，微機電系統(tǒng)）加工技術(shù)的硅基振蕩器。從以上列舉的多種類型的振蕩器中選擇時應(yīng)當基于用途進行。

通常用于微機時鐘信號等情況時，其頻率較低且頻率精度要求也不太高，所以經(jīng)常使用具有低價特征的陶瓷振蕩器。陶瓷振蕩器的振蕩頻率約為200kHz-100MHz，室溫條件下的頻率公差一般在0.1%-0.5%左右。它雖然具有價格低廉之優(yōu)勢，但振蕩頻率隨溫度的變化大，且精度低，綜合性的頻率穩(wěn)定度約為±1.1%。無線通信設(shè)備等要求振蕩器具有高頻和高頻率精度的特征，在這些用途方面大多使用石英晶體振蕩器。

近年來，硅基振蕩器（全硅MEMS振蕩器）等的性能也有所提高。但是，種類各異的振蕩器因其起振方式的不同而在性能方面存在著根本性的差異。本篇就不同類型的振蕩器的特征進行解說。

振蕩單元和諧振單元的比較

產(chǎn)生基準信號的振蕩器中使用的振蕩單元和諧振單元有很多種類，例如利用對壓電晶體施加電壓而產(chǎn)生機械應(yīng)力的現(xiàn)象（逆壓電效應(yīng)）的壓電驅(qū)動型，或者利用施加高電壓時產(chǎn)生的靜電的靜電驅(qū)動型等。振蕩單元和諧振單元的特性與其使用的材料、結(jié)晶或電路性質(zhì)有著密切的關(guān)系。

愛普生所提供的是石英晶體部件。《序文》中已經(jīng)提到存在著各種類型的振蕩單元和諧振單元。表 1 匯總了一般特征。我們將在下文中說明各自特征。

表 1：各類振蕩單元、諧振單元特性比較】

【1-1】 LC 諧振單元

LC 諧振單元的諧振電路名副其實由電感（L）和電容（C）組成。它比較適用于需要較高頻率和較寬頻率可變范圍的用途。與此相反，它的精度和穩(wěn)定度并不出色。

而且，它在低頻條件下需增大電感才能滿足諧振條件，導(dǎo)致不得不使用較大的線圈，因此不適于小型化。如果需要小型化，也可以改為不使用電感的 CR 諧振電路，但這又引發(fā)了難以應(yīng)對高頻的問題。

【1-2】陶瓷諧振單元

《序文》中介紹的陶瓷諧振單元使用的是以鋯鈦酸鉛（PZT）為主要材料燒結(jié)而成的壓電陶瓷。它的精度優(yōu)于 LC 振蕩器，但初始頻率公差較大（約±0.5%），所以經(jīng)常被用于頻率較低且頻率精度要求并不太高的應(yīng)用領(lǐng)域。

它的溫度特性隨陶瓷燒結(jié)材料的成份組合而變，因此能夠靈活應(yīng)對。相反，材料組合成份的微小誤差或生產(chǎn)工

藝中的差異將導(dǎo)致產(chǎn)品特性不均，由此被認為極難保證產(chǎn)品均一性。

陶瓷諧振單元的特征中尤為突出的是上升時間快。雖然上升時間將受振蕩電路中的元器件的影響，但一般情況下，當頻率越高、負載電容越小且諧振單元的 Q 值越低時，起振速度越快。如表 1 所示，陶瓷諧振單元的 Q值與石英和硅相比較低，因此它在上升時間方面相對有利。基于上述因素，陶瓷諧振器多用于不太注重精度，但要求上升時間快的應(yīng)用領(lǐng)域。

【1-3】硅諧振單元

硅諧振器使用單晶硅，這種材料的 Q 值比陶瓷的要好，但比水晶的要差。在制造過程中使用半導(dǎo)體生產(chǎn)技術(shù)對晶圓進行一次性處理，從而能夠生產(chǎn)廉價、小型的產(chǎn)品。與此相對，生產(chǎn)效率好反而妨礙了對每只諧振單元的調(diào)節(jié)，致使生產(chǎn)工藝中的微小差異直接影響初始頻率公差。在目前情況下，每只諧振單元頻率精度依靠補償電路進行一定程度的調(diào)整。

而且，單晶硅所具有的溫度特性在-20 至-30ppm/℃的范圍內(nèi)呈線形，變化量隨溫度而增因此，市場上供應(yīng)的是進行了溫度補償并達到了一定精度的全硅 MEMS 振蕩器。

【1-4】石英晶體振蕩器單元

最后所述的石英晶體振蕩單元將石英（SiO2）作為材料。由于石英的結(jié)晶性高，因此它具有 Q 值高、特性阻抗好的優(yōu)點。因為它是各向異性晶體，可以通過切割方法而獲得在常溫范圍內(nèi)有拐點的呈三次曲線的溫度特性。這表示它在較寬的溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。

而且，對每只振蕩單元的頻率調(diào)整可通過改良生產(chǎn)工藝而實現(xiàn)，從而使初始頻率公差也達到幾 ppm（百萬分之一）程度的高精度，被廣泛地應(yīng)用于無線通信設(shè)備等要求高精度的領(lǐng)域。只從振蕩單元來看，可被譽為具有極高精度的部品。

綜上所述，我們在決定使用的振蕩器時應(yīng)當根據(jù)各類型的特征而選擇符合用途的產(chǎn)品。在下一章中，我們將說明使用硅諧振單元的振蕩器（全硅MEMS振蕩器）與使用石英晶體振蕩單元的振蕩器的區(qū)別。

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