原子钟和晶振的区别

KOAN晶振 2025-04-03 14:23

很多应用场景要求精确的时间测量频率控制。原子钟和晶振是两种常见的计时设备。今天凯擎小妹聊一下它们的原理,及晶振的优势。


Atomic Clocks

1. 原子钟

原子钟基于原子能级跃迁的原理工作。最常见的类型是铯原子钟,它利用铯-133原子的超精细能级跃迁来产生极其稳定的频率。


原子钟的精度远高于晶振,通常达到10^-13秒/天,适用于需要极高时间精度的科学研究和导航系统。由于复杂的结构和高昂的制造成本,原子钟主要用于高端应用,如卫星导航、科学研究和国家时间标准。




2. 晶振

晶振利用石英晶体的压电效应。当施加电压时,石英晶体会发生机械振动。这种振动频率非常稳定,广泛用于电子设备中的时钟信号生成、频率稳定和时间基准。更多:《石英晶体谐振器的工作原理


常见的晶振精度为0.5ppm, 1ppm, 5ppm, 10ppm, 20ppm, 30ppm等等。其中OCXO精度最高,最少可达到3ppb = 0.003ppm。晶振的精度虽然不如原子钟,但可以满足大多数消费电子产品、通信设备和计算机系统的应用。更多:《晶振精度ppm》《OCXO恒温晶振的特点及主要参数




3. 晶振的优势

虽然原子钟的精度远高于晶振,在正常工作温度范围内,晶振的频率稳定性非常好。通过温度补偿TCXO或微机电系统MEMS技术,晶振的性能可以进一步提升,满足更高要求的应用。更多:《概念对比:频率准确度和频率稳定度》《温补晶振和恒温晶振的区别


晶振的生产成本远低于原子钟。晶振通常体积非常小,适合集成到各种电子设备中,尤其是在空间受限的应用场景,如智能手机、平板电脑和可穿戴设备。更多:《常用的晶振尺寸有哪些?


另外,晶振能够在各种环境条件下保持良好的性能,包括高温、低温、振动和电磁干扰等。更多:《石英晶振温度变化应力可靠性试验》《什么是电磁干扰?扩频晶振如何减少干扰?

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