一旦數(shù)字系統(tǒng)站穩(wěn)腳跟，振蕩器就會(huì)移到基于微處理器的系統(tǒng)的前端和中心，以提供時(shí)鐘信號(hào)和頻率穩(wěn)定性。在振蕩器中使用石英晶體提供了高頻穩(wěn)定性。小型化以及對(duì)在更寬的工作溫度范圍內(nèi)要求更嚴(yán)格的頻率容限的高性能電子設(shè)備的需求推動(dòng)了技術(shù)和產(chǎn)品的改進(jìn)。汽車(chē)電子和無(wú)線通信是兩個(gè)最大的市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)因素。

例如，振蕩器目前廣泛用于汽車(chē)應(yīng)用，如制動(dòng)控制、防抱死系統(tǒng)、安全氣囊和輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。它們還越來(lái)越多地用于高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng) （ADAS）、光檢測(cè)和測(cè)距 （LiDAR）、GPS 系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制、車(chē)載以太網(wǎng)以及需要精確計(jì)時(shí)解決方案和嚴(yán)格頻率穩(wěn)定性的自動(dòng)駕駛應(yīng)用。

時(shí)序和時(shí)鐘對(duì)于 4G 和 5G 網(wǎng)絡(luò)的高數(shù)據(jù)速率傳輸至關(guān)重要，因此對(duì)振蕩器的需求更大。它們也是 SONET SDH 等系統(tǒng)中最關(guān)鍵的組件之一，這些組件需要高穩(wěn)定性的系統(tǒng)時(shí)鐘來(lái)防止時(shí)差或數(shù)據(jù)丟失。

振蕩器用于各種應(yīng)用，包括智能可穿戴設(shè)備、手機(jī)、視頻游戲和有線電視系統(tǒng)等消費(fèi)電子產(chǎn)品。其他不斷增長(zhǎng)的應(yīng)用包括空間跟蹤、傳感器、測(cè)量?jī)x器、定時(shí)器、鎖相環(huán)系統(tǒng)、醫(yī)療設(shè)備、示波器和信號(hào)發(fā)生器。

晶體和振蕩器這個(gè)市場(chǎng)上有許多制造商，重要的是要注意還存在其他類(lèi)型的振蕩器，例如不是基于晶體且通常用于高振動(dòng)環(huán)境的 MEMS 振蕩器。硅 MEMS 振蕩器更緊湊，功耗更低，效率更高。

例如，京瓷公司生產(chǎn)各種晶體產(chǎn)品，包括晶體單元和晶體振蕩器。該公司以其產(chǎn)品獨(dú)特的結(jié)構(gòu)、低電流消耗和縮短交貨時(shí)間來(lái)解決物聯(lián)網(wǎng) （IoT） 細(xì)分市場(chǎng)。它提供時(shí)鐘振蕩器 （XO）、壓控晶體振蕩器 （VCXO）、溫度補(bǔ)償晶體振蕩器 （TCXO） 和千赫范圍的晶體器件。

包括CX3225SB 在內(nèi)的表面貼裝型晶體單元是一種微型薄型晶體，專為數(shù)字電子、移動(dòng)通信、消費(fèi)產(chǎn)品以及汽車(chē)音響和配件等應(yīng)用而設(shè)計(jì)。

在晶振領(lǐng)域，KT2520K 是一款微型 2.5 × 2 × 0.8-mm TCXO，提供 ±2.0 × 10 –6 /–30°C 至 85°C 和 ±0.5×10 –6 /–30°的頻率特性C 至 85°C（用于全球定位系統(tǒng)或 GPS）。目標(biāo)應(yīng)用包括 GPS 單元、移動(dòng)通信、W-LAN 和低功率無(wú)線電通信。

Silicon Labs 還擁有廣泛的產(chǎn)品組合。其最新的兩個(gè)晶體振蕩器包括Si56x Ultra 系列 VCXO 和 XO 以及 Si54x Ultra 系列 XO。Si56x 適用于需要超低抖動(dòng)振蕩器的下一代高性能計(jì)時(shí)應(yīng)用。VCXO/XO 可以定制為 3 GHz 的任何頻率，這是 Silicon Labs 以前的 VCXO 產(chǎn)品的工作頻率范圍的 2 倍，抖動(dòng)只有一半。該系列具有典型相位抖動(dòng)低至 90 fs 的器件。

相比之下，Si54x Ultra 系列 XO 系列針對(duì)需要更嚴(yán)格穩(wěn)定性和保證長(zhǎng)期可靠性的應(yīng)用。其中包括光傳輸網(wǎng)絡(luò) （OTN）、寬帶設(shè)備、數(shù)據(jù)中心和工業(yè)系統(tǒng)。Si54x XO 用作低抖動(dòng)參考時(shí)鐘，可最大限度地提高信噪比 （SNR） 裕量、最大限度地減少誤碼并增強(qiáng)信號(hào)完整性。它具有低至 80 fs 的典型相位抖動(dòng)。

IQD Frequency Products 最近推出了IQOV-220 OCXO，具有高穩(wěn)定性和低相位噪聲的特點(diǎn)。在 –40°C 至 85°C 的整個(gè)工業(yè)溫度范圍內(nèi)，頻率穩(wěn)定性性能低至十億分之 ±0.5 （ppb），短期穩(wěn)定性為 0.5 ppt （tau = 1 s）。IQOV-220 適用于高性能合成器、網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘、雷達(dá)和衛(wèi)星通信。

IQOV-220 是采用密封封裝的高穩(wěn)定性 OCXO，具有出色的相位噪聲和艾倫偏差。

在 MEMS 方面，Microchip Technology 聲稱其 DSA 系列汽車(chē)級(jí) MEMS 振蕩器 與傳統(tǒng)石英晶體器件相比，其可靠性提高了 20 倍，抗沖擊性提高了 500 倍，抗振性提高了 5 倍。多輸出 MEMS 振蕩器可以用一個(gè)設(shè)備代替多個(gè)晶體或振蕩器。DSA1001、DSA11x1、DSA11x5 和 DSA2311 系列成員可在 2.3 MHz 至 170 MHz 頻率范圍內(nèi)的惡劣環(huán)境中抵抗機(jī)械沖擊和震動(dòng)。這些器件符合 AEC-Q100 標(biāo)準(zhǔn)，在 –40°C 至 125°C 的溫度范圍內(nèi)提供 ±20-ppm 的穩(wěn)定性。

與傳統(tǒng)的石英晶體器件相比，DSA 系列汽車(chē)級(jí) MEMS 振蕩器具有更高的可靠性和更大的沖擊和振動(dòng)耐受性。

對(duì)于 5G 應(yīng)用，SiTime Corp. 提供一系列基于 MEMS 的定時(shí)和同步解決方案，這些解決方案具有高可靠性、嚴(yán)格的穩(wěn)定性以及能夠承受惡劣環(huán)境條件的能力。SiTime 的 Elite 系列Super-TCXO 在 1 MHz 至 220 MHz 的頻率范圍內(nèi)提供嚴(yán)格的穩(wěn)定性（±0.1 ppm 至 ±2.5 ppm）。它們可以在 5G 和 IEEE 1588 同步應(yīng)用中替代基于石英的 OCXO 和 TCXO。這些器件還提供 30 倍更好的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性、I 2 C 數(shù)字頻率調(diào)諧和片上電源噪聲過(guò)濾。這些器件的工作溫度范圍為 –40°C 至 105°C，這對(duì)于預(yù)計(jì)在更熱環(huán)境中運(yùn)行的 5G 應(yīng)用非常重要。

深空晶體振蕩器 晶體振蕩器已取得進(jìn)展的一個(gè)例子是它們?cè)?2019 年 6 月 24 日發(fā)射的美國(guó)宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的深空原子鐘 （DSAC） 中的使用。現(xiàn)在在太空中的小型化、低質(zhì)量原子鐘是比以前任何可能的方法都更加準(zhǔn)確和穩(wěn)定。穩(wěn)定性決定了時(shí)鐘測(cè)量時(shí)間的一致程度而不漂移。

石英晶體本身的振蕩頻率不足以進(jìn)行深空導(dǎo)航。據(jù)美國(guó)國(guó)家航空航天局稱，石英晶體振蕩器在六周內(nèi)損失了整整一毫秒。換個(gè)角度來(lái)看，原子鐘需要十億分之一秒的精度。現(xiàn)在在軌的 DSAC 不僅僅使用汞原子的振蕩；它還使用帶電汞離子，其穩(wěn)定性比 GPS 衛(wèi)星上的時(shí)鐘高 50 倍。

如果石英振蕩器在空間中偏離頻率，則由原子確定的校正將應(yīng)用于石英振蕩器，以將其引導(dǎo)回正確的頻率。與 GPS 衛(wèi)星上使用的原子鐘每天兩次更新相比，這種類(lèi)型的校正在 DSAC 中每隔幾秒計(jì)算一次并應(yīng)用于石英振蕩器。

晶體單元、晶體振蕩器和 MEMS 振蕩器的應(yīng)用繼續(xù)快速增長(zhǎng)。特別是在 5G 無(wú)線電等汽車(chē)和電信應(yīng)用的推動(dòng)下，設(shè)計(jì)人員可以期待更新的設(shè)備能夠提供更高的無(wú)線電同步可靠性，以滿足對(duì)更少服務(wù)中斷和更好用戶體驗(yàn)的需求。