有源晶振与无源晶振的优缺点

一、基本定义无源晶振（Crystal，晶体谐振器）结构：仅包含石英晶体，无内置振荡电路。工作原理：依赖外部电路（如MCU的振荡器）驱动，通过机械振动产生谐振频率。 有源晶振（Oscillator，晶体振荡器）结构：集成石英晶体 + 振荡电路 + 输出驱动，直接输出方波/正弦波信号。工作原理：内置振荡器，仅需供电即可独立工作。

二、核心区别对比
对比项无源晶振有源晶振
电路需求需外部振荡电路（如MCU的OSC_IN/OSC_OUT）独立工作，无需外部电路
输出信号正弦波（需整形电路）方波/削峰正弦波（直接驱动逻辑器件）
功耗低（依赖外部驱动电流）较高（内置电路功耗，通常1mA~50mA）
频率稳定性±10ppm~±50ppm（受外部电路影响）±0.1ppm~±50ppm（高精度型号可达±0.001ppm）
成本低（0.1元~1元）高（1元~500元，依赖精度和封装）
启动时间较长（ms级，需起振过程）短（μs级，上电即稳定）
抗干扰能力弱（依赖PCB布局和外部电路）强（内置滤波和稳压）

三、应用场景1. 无源晶振的典型应用低成本消费电子：如蓝牙耳机、遥控器（MCU主频≤100MHz）。嵌入式系统：STM32、ESP32等MCU的时钟源（需配置负载电容）。负载电容公式：C_load = (C1 × C2) / (C1 + C2) + C_stray  （C_stray为PCB寄生电容，通常3pF~5pF）2. 有源晶振的典型应用高频与高精度场景：通信设备（5G基站、光模块，频率≥100MHz）。精密仪器（原子钟同步，TCXO/OCXO温补晶振）。复杂环境：工业控制（抗振动、宽温-40℃~+125℃）。直接驱动：FPGA全局时钟、高速SerDes接口（如25Gbps以太网）。

四、选型关键点1. 无源晶振选型
参数 选型规则 示例
频率 匹配MCU/芯片要求25MHz无源晶振，负载电容20pF
负载电容（CL）按芯片数据手册要求匹配外部电容CL=20pF → C1=C2=2×(20pF - 5pF)=30pF
ESR（等效电阻）低ESR（≤80Ω）缩短起振时间选ESR=50Ω的YSX321SL型号
封装根据PCB空间选择（如SMD3225、HC-49S）手机用2.0×1.6mm，工控用3.3×2.5mm
2. 有源晶振选型
参数 选型规则 示例
输出类型CMOS（3.3V）、LVDS（差分）、HCSL（高速）100MHz LVDS输出（如YSO230LR）
频率稳定性按系统需求选择（如±10ppm工业级）OCXO恒温晶振（如YOV1409SM-10M）
电源电压匹配系统电源（1.8V/2.5V/3.3V/5V）3.3V供电的 YSO110TR
相位噪声高频场景需低相位噪声（如<-150dBc/Hz@1MHz）AI算力集群选YSO212PU