晶体和晶体振荡器是电信和数据传输等频率控制应用中最重要的组件。原因是频率稳定性高、谐振品质因数高、温漂低、价格合理。广泛的晶体振荡器需要精确的规格以确保最佳性能。标准石英晶体振荡器或XO在 DIP-14、14mmx9mm或7x5mmSMD封装中提供±100ppm的稳定性和+5V (+3.3V) 电源电压。应用是微处理器和消费电子市场的时钟。由于对价格敏感的应用，振荡器的要求主要由外壳样式、频率、稳定性、输出信号和温度范围来定义

电信、测量设备、卫星导航等专业应用对稳定性、低阻抗输出（更高频率的 HCMOS 或 ECL/PECL）、低相位抖动和更长的15年甚至更长的使用寿命有更高的要求。为了实现足够的长期稳定性，完整的振荡器需要预老化和稳定的晶体生产过程。虽然低成本振荡器仅提供整体稳定性，但大多数专业振荡器的所有稳定性参数都已明确定义。

虽然简单的XO（X-tal Oscillator，Crystal Oscillator）仅提供固定的输出频率，但其他类型的振荡器提供了拉动选项，主要用于PLL应用。这些VCXO（压控晶振X-tal 振荡器）使用与内部晶体并联的内部变容二极管，可实现大约±20ppm至±200ppm的电气频率变化。这个标称牵引范围用于补偿振荡器本身的频率偏差，并提供足够的捕获范围以锁定到某个频率。减去所有稳定性参数（如温度稳定性、老化和校准）的标称牵引范围称为绝对牵引范围APR，通常用于指定VCXO。

另一个重要问题是将VCXO调制特性实现到 PLL 环路中。两个最重要的参数是调制带宽和非线性调制响应。由于调制带宽、杂散谐振和传输特性有限，PLL 环路带宽必须根据各个振荡器的调制响应进行调整。它必须低于频率控制电路的调制带宽，并且远低于第一个杂散谐振，以抑制任何振铃或锁定到杂散谐振。尤其是用于 SONET/SDH 网络的 PLL 必须非常精确地计算，因为杂散谐振可能会由于抖动传输而导致误码。通常，这种影响可能只存在于组合网络系统中。

像SONET SDH这样的广域电信系统也需要高稳定性的系统时钟来防止时差或数据丢失。所需的稳定性可能远高于标准晶体振荡器所能提供的。传统晶体振荡器的物理极限在 ±10ppm 范围内，包括温度稳定性、老化和初始校准。温度特性可由与+25°C 对称的三阶函数确定，这个三次函数可以通过使用三阶网络进行补偿，对于常规补偿，在–20 ... +70°C 范围内可以实现高达 ±0.5ppm。这些 TCXO（温度补偿 X-tal 振荡器）主要用作开关、数据传输或频率计数器中的参考时钟。改善的温度稳定性还需要改善晶体的老化特性以实现相应的整体性能。在10至15年的使用寿命中，老化率可能仅在几个ppm的范围内。电气或机械微调选项允许在一段时间后重新校准。

随着全球小型化趋势，TCXO 也必须变得更小，同时满足较大传统 TCXO 的所有规格要求。一种方式是应用ASIC（专用集成电路）。KVG 提供最高稳定性的 ASIC 技术，以提供最佳性能和小封装尺寸。尤其是3G/GSM/CDMA基站、微波链路或SDH/SONET网络在一些ppb（10-9）的范围内对稳定性的要求要高得多。这些稳定性可以通过恒温晶体振荡器OCXO（Oven Controlled X-tal Oscillator）来实现。它们的温度在标称工作温度（例如 +85°C）之上保持恒定。由于内部加热元件，它们的功耗比 TCXO 或 VCXO 高得多。因此，它们并不适用于所有应用，尤其不适用于电池操作。

SC切割晶体可以提高温度稳定性。具有SC切割晶体的OCXO可轻松达到高达10-9的温度稳定性，而双烤箱等特殊设计将此范围扩展到 10-10 或 10-11。这使得它们甚至适用于具有极高稳定性需求的应用。指定OCXO还包括老化和可追溯性。为了尽量减少初始老化效应，所有OCXO都会经过一定的“老化”过程，即所谓的预老化。几天甚至几周，这些振荡器在完全计算机化的老化设备上运行，并且每天都会监测频率漂移。结果将使制造商能够确定生产中所有单个OCXO 的长期老化情况，消除老化不足的部件并改进制造工艺。所有OCXO在运行几天后达到最终稳定性。为实现最大稳定性，不应关闭OCXO，因为OCXO达到最终频率需要一些时间。此外，最终频率与振荡器关闭前的频率不同。所有制造商都知道这种回溯问题，并且可能会在长时间关闭电源后引起问题，例如关闭数周的测量设备。

根据振荡器设计、晶体性能和可选的倍频方法，输出信号中总是会添加某种噪声，从而降低输出信号的质量。相位噪声应尽可能低，以实现最大S/N 比和低 BER。< 1kHz的相位噪声主要取决于晶体的品质因数，而对于 > 1Khz 的频率，振荡器电路主要影响输出上的相位噪声。由于标称频率附近相位噪声的频谱密度要高得多，因此对抖动性能的影响主要由频谱中较低频率的频谱内容给出大多数电信应用使用乘法器级来产生远高于振荡器频率的频率。由于这种相乘，相位噪声的劣化通过以下公式计算：d=20 log n（d = 相位噪声衰减，以dB为单位；n是倍增因子）

晶体和晶体振荡器有许多不同的应用领域，因此对于特定应用可能很重要的各个参数的列表永无止境。其中一些，如汽车、航空电子设备、太空计划或研究已经扩展了他们的环境要求，以承受极端温度、冲击和振动。其他的则需要提高输出光谱的纯度。KVG 石英晶体技术将帮助您根据您的特定需求为您的应用找到合适的振荡器。