1.晶體和晶振
通常，我們會將“晶體”（Crystal）和“晶振”（Oscillator）都叫成“晶振”，這種叫法并不恰當。
無源晶體是有兩個引腳的無極性元件，如圖1(a)。正常工作時，需要借助外部電路產生振蕩信號，自身并不需要單獨外加電源。
圖1晶體和晶振
而有源晶振一般有四個引腳，如圖1(b)，其內部集成石英晶體、晶體管、電阻電容等元件。晶振是一個完整的振蕩器，只需要外加適當電源就能正常工作，無需其他外加電路。
2.成本分析
在設計時，工程師要盡可能的降低設計成本，從表1中看出這種晶體轉晶振的電路可以使晶振的成本降低60%。
表1價格對比
晶振電路
元件
價格
晶振總價
有源晶振電路
有源晶振
4元左右
4元左右
無源晶體轉有源晶振
電路
無源晶體
0.8元左右
2.3元左右
無緩沖反相器
0.5元左右
電阻、電容
0.1元以下
3.晶體變晶振
采用晶體外加無緩沖反相器等元件組成晶振電路，原理及元件如圖2。
圖2無緩沖反相器和晶體組成的晶振電路
電路中電阻和電容的選擇取決于反向器增益、頻率穩定性、功耗、晶體特性和啟動時間等，推薦參數如表2。
表2參數選擇
標號
名稱
參數選擇
RF
反饋電阻
1~10M?
U1
無緩沖反相器
參考選擇：NXP-74HC2GU04； ON-NL27WZU04； TI-SN74LVC2GU04；
X1
晶體
晶體的負載電容CL關系到RS、C1、C2的參數選擇
RS
隔離電阻
約等于C2的容抗值
C1
電容
C2
電容
U1：增加U1B主要是為了增大輸出能力。無緩沖反相器的型號可以選擇NXP、ON、TI等廠家的雙反相器芯片。
RF：反向器的反饋電阻，它將反向器偏置在線性區域內。選擇的RF值需要足夠大，以便反向器的輸入阻抗可以與晶體匹配。通常情況下，選擇的值在1M?與10M?之間。
RS：將反向器的輸出與晶體隔離開來，防止寄生高頻振蕩，以便獲得良好的波形。通過選擇大約等于容抗的值（RS≈XC2）可以獲得可以接受的結果。
C1、C2：選擇C1和C2的值時，要使C1和C2的并聯值等于晶體數據表中的建議負載電容(CL)。另外，電容的選擇還關系到晶振的啟動時間、相移、諧振頻率等。
4.參數測試
測試電路時，我們選用了三種不同頻率的晶體（見表3）和三個廠家的無緩沖反相器進行組合測試，測試結果見表4。
表3晶體參數
標稱頻率
負載電容
調整頻差
工作溫度
溫度頻差
16.00MHz
20pF
±30 ppm
-20℃~+70℃
±30 ppm
24.00MHz
20pF
±30 ppm
-20℃~+70℃
±30 ppm
27.12MHz
20pF
±30 ppm
-20℃~+70℃
±30 ppm
表4多種電路的測試統計
型號及廠商
標稱頻率
頻率范圍(MHz)
測試頻率(MHz)
占空比
啟振時間
NL27WZU04(ON)
24.00MHz
23.999280~24.000720
23.999529~23.999535
52.16%
27us
NL27WZU04(ON)
27.12MHz
27.119186~27.120814
27.120630~270120635
52.30%
44us
74HC2G104(NXP)
16.00MHz
15.999520~16.000480
16.000111~16.000114
51.12%
150us
74HC2G104(NXP)
24.00MHz
23.999280~24.000720
23.998941~23.998946
50.60%
140us
SN74LVC1GX04(TI)
16.00MHz
15.999520~16.000480
16.000033~16.000036
51.76%
130us
SN74LVC1GX04(TI)
27.12MHz
27.119186~27.120814
27.120341~27.120345
52.85%
37.5us
備注：
測試工具：泰克示波器；多功能計數器—SP1500B；
測試溫度：25℃±2℃。；
試驗電壓：3.3V。
頻率：由晶振的調整頻差（25℃±2℃）可以知道，晶體頻率在其容忍頻率范圍內變動是允許的。表4中的測試頻率均在允許范圍內，并且變動范圍較小。
占空比：數字系統對占空比要求并不嚴格，如果用在占空比的場合，用戶需要對該參數進行篩選和測試。
啟動時間：使用示波器的電平觸發功能，測量從系統上電到輸出穩定波形的時間。
高低溫測試：根據晶體的工作溫度，分別測試和記錄了電路在85℃、70℃、50℃、25℃、0℃、-20℃、-40℃下的輸出頻率、占空比等參數，晶振均能順利啟振并參數正常。由于數據較多，篇幅有限，這里就不再列舉。
5.結論
利用無源晶體的有源晶振不僅技術上可行，而且可以降低成本。
6.應用場合
TI在2011年針對工業控制領域推出了低成本，高性能的Cortex-A8內核AM335x系列處理器，致遠電子采用AM335x處理器，推出了采用郵票孔封裝的M3352_YP核心板以滿足客戶高穩定性的需求。
圖3M3352郵票孔核心板
當客戶M3352_YP做外圍電路時，如需要使用百兆以太網功能，需要外加PHY電路，PHY芯片通常可以選擇DSZ8041或者DP83848，在使用RMII接口時，無論選擇何種型號的PHY芯片，都需要為PHY芯片提供一路50MHz的CLK信號。為了降低成本可以采用50.000M晶體+NL27WZU04的方式為PHY提供50.000M的時鐘源。