一旦數(shù)字系統(tǒng)站穩(wěn)腳跟，振蕩器就會移到基于微處理器的系統(tǒng)的前端和中心，以提供時鐘信號和頻率穩(wěn)定性。在振蕩器中使用石英晶體提供了高頻穩(wěn)定性。小型化以及對在更寬的工作溫度范圍內要求更嚴格的頻率容限的高性能電子設備的需求推動了技術和產(chǎn)品的改進。汽車電子和無線通信是兩個最大的市場驅動因素。

例如，振蕩器目前廣泛用于汽車應用，如制動控制、防抱死系統(tǒng)、安全氣囊和輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)。它們還越來越多地用于高級駕駛輔助系統(tǒng) （ADAS）、光檢測和測距 （LiDAR）、GPS 系統(tǒng)、發(fā)動機控制、車載以太網(wǎng)以及需要精確計時解決方案和嚴格頻率穩(wěn)定性的自動駕駛應用。

時序和時鐘對于 4G 和 5G 網(wǎng)絡的高數(shù)據(jù)速率傳輸至關重要，因此對振蕩器的需求更大。它們也是 SONET SDH 等系統(tǒng)中最關鍵的組件之一，這些組件需要高穩(wěn)定性的系統(tǒng)時鐘來防止時差或數(shù)據(jù)丟失。

振蕩器用于各種應用，包括智能可穿戴設備、手機、視頻游戲和有線電視系統(tǒng)等消費電子產(chǎn)品。其他不斷增長的應用包括空間跟蹤、傳感器、測量儀器、定時器、鎖相環(huán)系統(tǒng)、醫(yī)療設備、示波器和信號發(fā)生器。

晶體和振蕩器這個市場上有許多制造商，重要的是要注意還存在其他類型的振蕩器，例如不是基于晶體且通常用于高振動環(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)品獨特的結構、低電流消耗和縮短交貨時間來解決物聯(lián)網(wǎng) （IoT） 細分市場。它提供時鐘振蕩器 （XO）、壓控晶體振蕩器 （VCXO）、溫度補償晶體振蕩器 （TCXO） 和千赫范圍的晶體器件。

包括CX3225SB 在內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、移動通信、消費產(chǎn)品以及汽車音響和配件等應用而設計。

在晶振領域，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）。目標應用包括 GPS 單元、移動通信、W-LAN 和低功率無線電通信。

Silicon Labs 還擁有廣泛的產(chǎn)品組合。其最新的兩個晶體振蕩器包括Si56x Ultra 系列 VCXO 和 XO 以及 Si54x Ultra 系列 XO。Si56x 適用于需要超低抖動振蕩器的下一代高性能計時應用。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，抖動只有一半。該系列具有典型相位抖動低至 90 fs 的器件。

相比之下，Si54x Ultra 系列 XO 系列針對需要更嚴格穩(wěn)定性和保證長期可靠性的應用。其中包括光傳輸網(wǎng)絡 （OTN）、寬帶設備、數(shù)據(jù)中心和工業(yè)系統(tǒng)。Si54x XO 用作低抖動參考時鐘，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信號完整性。它具有低至 80 fs 的典型相位抖動。

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。在 –40°C 至 85°C 的整個工業(yè)溫度范圍內，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)絡時鐘、雷達和衛(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 系列汽車級 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 振蕩器可以用一個設備代替多個晶體或振蕩器。DSA1001、DSA11x1、DSA11x5 和 DSA2311 系列成員可在 2.3 MHz 至 170 MHz 頻率范圍內的惡劣環(huán)境中抵抗機械沖擊和震動。這些器件符合 AEC-Q100 標準，在 –40°C 至 125°C 的溫度范圍內提供 ±20-ppm 的穩(wěn)定性。

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

對于 5G 應用，SiTime Corp. 提供一系列基于 MEMS 的定時和同步解決方案，這些解決方案具有高可靠性、嚴格的穩(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 的頻率范圍內提供嚴格的穩(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 倍更好的動態(tài)穩(wěn)定性、I 2 C 數(shù)字頻率調諧和片上電源噪聲過濾。這些器件的工作溫度范圍為 –40°C 至 105°C，這對于預計在更熱環(huán)境中運行的 5G 應用非常重要。

深空晶體振蕩器 晶體振蕩器已取得進展的一個例子是它們在 2019 年 6 月 24 日發(fā)射的美國宇航局噴氣推進實驗室的深空原子鐘 （DSAC） 中的使用。現(xiàn)在在太空中的小型化、低質量原子鐘是比以前任何可能的方法都更加準確和穩(wěn)定。穩(wěn)定性決定了時鐘測量時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行深空導航。據(jù)美國國家航空航天局稱，石英晶體振蕩器在六周內損失了整整一毫秒。換個角度來看，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用于石英振蕩器，以將其引導回正確的頻率。與 GPS 衛(wèi)星上使用的原子鐘每天兩次更新相比，這種類型的校正在 DSAC 中每隔幾秒計算一次并應用于石英振蕩器。

晶體單元、晶體振蕩器和 MEMS 振蕩器的應用繼續(xù)快速增長。特別是在 5G 無線電等汽車和電信應用的推動下，設計人員可以期待更新的設備能夠提供更高的無線電同步可靠性，以滿足對更少服務中斷和更好用戶體驗的需求。