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来源:http://www.zhaoxiandz.com 作者:壹兆电子 2026年10月23
JT21LE温度补偿晶体振荡器适合无线应用
在无线通信技术持续迭代的今天,从蓝牙低功耗,ZigBee,ISM频段传感网络,NB-IoT,LTE,到GNSS卫星定位,便携式无线数传终端,可穿戴无线监测设备,所有射频系统都面临同一个核心难题:在温度波动,电池电压跌落,狭小板载空间,长时间电池续航约束下,维持射频载波频率稳定,保证接收灵敏度,降低丢包率,满足协议同步要求.普通无源晶振,普通有源XO振荡器,受温度漂移影响显著,在宽温工业环境下频率偏差很容易超出无线通信协议允许的频偏窗口,造成接收机解调失败,连接断连,定位精度劣化,通信距离缩短等一系列问题.而TCXO温度补偿晶体振荡器,依靠内置模拟连续温度补偿电路,实时抵消石英晶体固有的温漂特性,成为现代无线射频硬件里不可替代的时序基准器件.
作为德国老牌频率控制元件厂商,Jauch(JauchQuartz)深耕石英频率器件领域数十年,产品覆盖无源晶振,普通有源振荡器,TCXO,VCTCXO,OCXO以及配套电池组件,在工业无线,车载,GNSS定位,医疗无线设备,消费类低功耗无线终端市场拥有长期稳定的客户基础,以稳定的工艺一致性,严谨的器件可靠性管控,完善的规格定制能力在全球时序器件市场建立口碑.JT21LE是Jauch面向低电压,低功耗无线场景专门推出的微型贴片TCXO晶振,隶属于JT系列削波正弦输出TCXO产品线,自推出以来,凭借2016超小封装,1.2V~1.8V宽低压供电,最高±0.5ppm全温域稳定度,削波正弦(ClippedSine)低功耗架构,无PLL低相位噪声设计,精准匹配海量电池供电型无线终端的设计诉求,是蓝牙BLE,ZigBee,LoRa,ISM无线传感,GNSS接收机,M2M机器通信,超低功耗MCU射频方案的优选时钟源.壹兆电子科技有限公司作为Jauch品牌正规授权代理商,持续为国内无线模块厂商,方案公司,终端设备制造商提供JT21LE及全系列Jauch晶振样品,批量供货,参数选型,规格方案评估,技术支持服务,欢迎广大硬件工程师,采购负责人来电咨询:0755-27876236.
一,无线通信系统为什么对TCXO有严苛的指标诉求
射频无线系统本质上依靠收发两端载波频率,时隙同步来完成数据交互,每一种无线通信协议都明确规定了最大允许频率偏移范围,频偏一旦超标,射频接收机的锁相环无法锁定载波,信噪比快速恶化,误码率飙升,直接导致通信失效.不同无线协议对时钟稳定度的要求差异明显:蓝牙BLE,ZigBee,Sub-GHzISM传感网络一般要求±1ppm~±2ppm以内;GNSSGPS/北斗定位接收机对基准时钟要求最为苛刻,通常需要±0.5ppm甚至更高等级的稳定度;NB-IoT,LTECat.1这类蜂窝物联网模组,同样对全温区间的频率漂移提出严格约束.
如果采用普通无源晶体,依靠射频芯片内部负载电容匹配,在25℃常温下尚能满足基础需求,但温度从-40℃低温变化到+85℃高温时,石英晶体天然的抛物线型温漂特性,会带来十几ppm甚至几十ppm的频率漂移,远远超出无线协议容忍阈值.部分方案工程师会选用普通XO有源晶振,但XO不具备温度补偿能力,同样无法解决宽温漂移问题;更高端的OCXO恒温晶振虽然稳定度极高,但功耗巨大,体积大,成本高,完全不适合电池供电,小型化的无线终端,仅适合基站,通信机房等供电充足,体积无严格限制的大型设备.
TCXO温度补偿振荡器,正是在成本,体积,功耗,频率稳定度四者之间找到最优平衡点的时序方案.主流TCXO分为数字补偿与模拟连续补偿两大路线,Jauch晶振JT21LE采用模拟连续温度补偿架构,区别于分段式数字补偿,补偿曲线平滑连续,不存在分段拐点带来的频率跳变,迟滞误差,相位噪声表现更加纯净,且不需要内置ADC,DAC数字电路,进一步压低静态功耗,这也是JT21LE适配无线射频场景的核心技术优势之一Jauch.同时JT21LE没有采用PLL倍频架构,输出直接来自经过补偿的石英谐振单元,规避了PLL引入的附加相位噪声,杂散干扰,对于射频接收前端而言,更低的相位噪声意味着接收机底噪更低,接收灵敏度更高,远距离无线传输性能得到明显改善,这一点在Sub-GHz远距离传感,GNSS定位接收机中尤为关键.
无线设备的另外两大痛点,是PCB布局空间紧张和电池续航.当下的无线产品,从TWS辅助定位模组,智能手环健康监测模块,便携GNSS追踪器,到工业无线传感器,电池供电LoRa采集节点,产品形态持续微型化,很多模块的PCB面积被压缩至几平方厘米以内,留给时序器件的空间极其有限;同时绝大多数节点依靠纽扣电池,软包锂电池供电,设备往往要求数年免更换电池,系统平均电流必须控制在微安,毫安级别,时钟源的静态功耗会直接决定整机续航上限.传统3225,5032封装TCXO体积偏大,3.3V标准供电版本电流消耗偏高,并不适合这类超低功耗无线方案,而JT21LE从封装,供电架构,输出波形三个维度,专门针对这类痛点进行优化设计.
二,JauchJT21LE核心参数解析:专为低功耗无线场景定制
JT21LE属于JauchJT系列ClippedSine削波正弦输出TCXO,封装规格为2016晶振,外形尺寸2.0mm×1.6mm×0.7mm,是行业内同规格性能档位里尺寸非常紧凑的贴片温补晶振,能够极大释放PCB布局空间,助力无线模块小型化设计,兼容标准SMT回流焊工艺,支持自动化贴装,满足大批量工业化生产需求,器件本体符合RoHS,REACH环保管控标准,无铅工艺,适配国内以及海外电子产品环保认证要求Jauch.
在频率覆盖范围上,JT21LE支持13.0MHz~52.0MHz,覆盖绝大多数无线射频芯片,GNSS芯片的主流参考时钟频点,包含26MHz,38.4MHz,40MHz,48MHz等GNSS,蓝牙,Sub-GHz模组最常用基准频率,工程师可以直接选用标准频点版本,也可以依托Jauch原厂能力进行特定频点定制,满足小众射频芯片的时钟需求.
供电电压是JT21LE最具辨识度的亮点之一,供电区间为1.2V~1.8V,属于业界为数不多支持1.2V低压启动的商用TCXO.大量新一代低功耗射频SoC,BLE芯片,GNSS定位芯片,低功耗MCU内核电源域都已经转向1.5V,1.2V低压域,很多传统TCXO最低供电电压为1.8V或者2.5V,3.3V,必须额外增加LDO稳压芯片给晶振单独供电,增加外围器件,占用板上面积,同时LDO本身也会带来额外静态功耗.JT21LE可以直接挂接在芯片内核低压电源轨,省去独立稳压链路,简化电源架构,降低BOM成本,减少电源噪声引入时钟链路的风险,从电源源头优化射频系统噪声性能.
功耗表现上,JT21LE依托削波正弦输出架构,电流消耗控制十分优秀:在26MHz典型GNSS常用频点,工作电流典型值约2mA;低于26MHz的型号最大电流1.5mA,26MHz~52MHz区间最大电流2.5mA;同时支持关闭使能功能,关闭状态下静态电流典型值仅0.1μA,最大值不超过1μA.在无线设备的间歇工作模式(唤醒-采集-上传-休眠)中,主控MCU和射频模块长时间休眠,仅在定时唤醒窗口工作,JT21LE可以跟随系统时序关闭输出,极大降低整机平均功耗,是电池续航优先产品的理想选择DigiKey.
温度与稳定度指标方面,JT21LE标准工作温度区间为-40℃~+85℃,完整覆盖工业级温度范围,无论是北方户外低温监测节点,密闭高温配电箱内部无线传感器,还是穿戴设备夏季暴晒场景,都可以稳定工作.频率稳定度最高可达±0.5ppm(全温区间,包含回流焊二次焊接带来的频率偏移),同时提供±1ppm,±2ppm等不同稳定度档位,方便工程师根据不同无线协议的预算和指标需求选型:GNSS定位,高精度同步场景直接选用±0.5ppm版本;普通BLE,ZigBee,智能家居传感节点,选用±2ppm档位即可满足协议要求,平衡成本与性能.
输出波形为削波正弦波(ClippedSine),负载典型规格10kΩ并联10pF,输出幅度最小值0.8Vpp.和HCMOS方波输出TCXO对比,削波正弦波形的电压摆幅更低,开关切换损耗更小,这也是JT21LE能够做到低功耗的核心设计;同时射频芯片内部时钟输入端口大多内置整形电路,削波正弦信号送入射频SoC后,可以被内部电路稳定识别,不会出现时钟识别异常的问题.在相位噪声指标上,26MHz版本典型相位噪声:100Hz频偏处-116dBc/Hz,1kHz频偏处-128dBc/Hz,10kHz频偏处-135dBc/Hz,纯净的频谱特性,避免时钟噪声上变频到射频接收频段,恶化接收信噪比,这对于窄带Sub-GHz无线通信,低信噪比GNSS接收场景意义重大DigiKey.
我们把JT21LE和市面上同封装,同类型TCXO做一个横向对比,更容易看清定位:很多台系,日系2016封装TCXO最低供电电压为1.8V,缺少1.2V供电版本;部分竞品做到低压版本后,全温稳定度只能做到±2ppm,很难满足GNSS±0.5ppm的高要求;还有一部分竞品采用数字分段补偿,在温度拐点位置会产生频率迟滞跳变,在温度循环变化的户外设备中,容易偶发射频掉线.JauchJT21LE的模拟连续补偿方案,温度-频率曲线平滑,迟滞误差控制优异,长期老化率控制在合理水平,适合长期无人值守的工业无线节点.
三,JT21LE在主流无线应用场景的落地价值
3.1GNSS卫星定位接收机(GPS,北斗,Galileo,GLONASS)
GNSS接收机是JT21LE最核心的目标场景之一.卫星定位的原理是依靠卫星导航GPS晶振的授时信号,通过信号到达时差完成位置解算,参考时钟的频率偏差会直接转化为定位误差,±1ppm的时钟偏差,会带来每秒数百米量级的定位漂移,因此专业GNSS模组对TCXO稳定度要求严格,普遍要求±0.5ppm.
市面上很多定位追踪器,宠物定位器,资产防盗标签,便携测绘终端,无人机辅助定位模块,都有强烈的小型化,长续航诉求,产品依靠纽扣电池供电,PCB空间狭小.JT21LE2016微型封装,1.2V低压供电,±0.5ppm高稳定度,休眠微安级关断电流,完美匹配这类产品需求.传统方案如果选用3.3VTCXO,需要LDO降压,增加外围元器件,而JT21LE可以直接和GNSS芯片1.5V电源域共用电源,简化电路设计.在户外温度剧烈变化的场景,比如冷链物流追踪标签,野外地质监测定位设备,从零下四十度低温到夏季户外高温,JT21LE的模拟温度补偿持续校准频率,保证接收机持续锁定卫星信号,不会因为温度变化丢星,定位漂移.很多国内GNSS方案商在新一代低功耗定位模组设计中,已经将JauchJT21LE纳入参考器件清单.
3.2BLE蓝牙低功耗,ZigBee,Thread智能家居无线节点
智能家居是无线物联网体量最大的赛道之一:门窗磁传感器,人体红外探测器,燃气烟雾报警器,无线温控面板,无线开关,智能门锁蓝牙模块,绝大多数产品使用纽扣电池供电,设计目标往往是3~5年电池寿命,同时成本敏感,PCB空间紧凑,大量使用BLE,ZigBee,Thread协议.
蓝牙BLE协议规定射频载波频偏需要控制在±2ppm以内,ZigBee同样有严格的频偏约束.如果使用无源晶振,受温度,老化,负载电容偏差影响,在低温或者高温环境很容易超出频偏上限,出现蓝牙连不上,断连,搜不到设备,ZigBee网络掉线,无法加入Mesh网络等售后问题.很多方案工程师初期为了节省成本选用无源晶振,在高低温可靠性测试,批量出货之后,遇到大量环境适应性相关返修,反而拉高整体成本.
JT21LE的±2ppm档位版本,性价比突出,削波正弦低功耗设计不会过多消耗电池电量,2016小封装适合超小型传感器PCB;对于高端智能家居网关,多节点Mesh路由设备,也可以选用±1ppm版本进一步提升通信鲁棒性.同时Jauch原厂器件一致性好,同批次器件频率漂移曲线离散度低,产线校准压力小,不需要对每一台终端单独做频偏校准,降低生产测试成本.壹兆电子在对接智能家居方案客户时,经常配合客户做高低温可靠性摸底测试,协助硬件工程师评估JT21LE在BLESoC上的匹配电路,负载参数,解决时钟匹配,起振,噪声干扰等调试问题.
3.3Sub-GHzISM,LoRa远距离工业无线传感网络
工业物联网IIoT的无线采集节点,广泛使用433MHz,868MHz,915MHzISM频段,LoRa调制方式,主打远距离传输,低功耗,抗干扰,应用包括厂区设备振动监测,管道压力液位采集,电力配电监测,农业土壤温湿度墒情采集,水库水文监测.这类节点大多部署在野外,车间,变电站,环境温度波动大,电磁干扰复杂,设备安装之后很难经常更换电池,很多节点设计目标是电池工作5年以上.
LoRa接收解调对载波频偏敏感,频偏过大会降低接收灵敏度,缩短通信距离,在远距离低信噪比链路下,甚至直接导致数据包无法接收.JT21LE无PLL的低相位噪声特性,能够降低时钟杂散对射频接收链路的干扰,在复杂电磁环境下保障接收性能;-40~+85℃宽温稳定度,保证冬夏季节,昼夜温差下载波稳定;1.2V低压供电适配新一代低功耗LoRa射频芯片,关断功能配合节点定时采集机制,在没有数据上传的时候关闭TCXO输出,把休眠功耗压到最低.和OCXO相比,JT21LE功耗仅为OCXO的几十分之一,成本也具备明显优势,是工业远距离无线传感的高性价比时序方案.
3.4NB-IoT,LTECat.1蜂窝物联网模组
NB-IoT,LTECat.1是国内广域物联网主流通信制式,用于智能电表,水表,燃气表,共享设备,市政路灯,智慧停车,环保监测.蜂窝通信协议对射频频率同步,时隙同步要求高,基站侧会对终端频偏进行校准,但如果终端本地时钟温漂过大,会导致终端频繁发起频偏校准,增加上行数据包,消耗更多流量与电池电量,严重时触发基站侧脱网.
很多NB-IoT模组厂商在做小尺寸,低功耗版本模组时,会选用微型TCXO替代普通晶振,JT21LE的2016封装适合高密度模组布局,1.2~1.8V供电适配模组内部多电源域设计;针对电表,水务设备这类长期静置,温度变化缓慢的设备,JT21LE优异的长期老化特性,可以保证数年使用后频率漂移依然控制在协议范围内,减少后期运维故障.
3.5可穿戴无线医疗,运动健康监测设备
智能手环,心电监测贴,动态血糖监测发射器,无线血氧传感器这类医疗可穿戴产品,体积极度受限,依靠小容量锂电池供电,要求低功耗,轻薄化,同时部分医疗设备对无线通信连续性有严格要求,一旦通信中断,会造成监测数据丢失.JT21LE的微型封装适合柔性PCB,高密度FPC布局,低电流消耗延长单次充电使用时长;人体穿戴设备温度随环境,人体体温变化,TCXO持续补偿温漂,保障BLE无线数据稳定上传到手机终端.Jauch原厂器件同时具备完善的材料报告,可靠性测试报告,能够满足医疗电子客户的认证资料需求,壹兆电子可以配合医疗设备晶体客户提供规格书,RoHS,REACH,材料声明,批次检测报告等资料,支持医疗器械注册资料准备.
四,JT21LE的电路设计,匹配与生产落地要点
很多硬件工程师初次使用TCXO时,容易在电源噪声,负载匹配,布线,回流焊环节踩坑,即便器件本身指标优异,也无法发挥性能,甚至出现不起振,频偏超标,相位噪声恶化等问题,这里结合Jauch原厂设计指南以及壹兆电子服务大量无线客户积累的经验,梳理JT21LE的设计注意事项.
第一,电源设计.JT21LE支持1.2V~1.8V供电,电源轨必须增加0402或者0603规格的0.1μF陶瓷去耦电容,电容紧贴TCXO电源引脚,尽量缩短走线,降低电源噪声耦合;不要和大功率射频功放,电机驱动等噪声大的器件共用电源,必要时增加磁珠做电源隔离.由于是低压供电,电源轨的压降会直接影响输出幅度和频率,电源的直流精度建议控制在±5%以内,和器件规格书的电压公差匹配.
第二,负载匹配.JT21LE标准负载为10kΩ//10pF削波正弦负载,射频芯片的时钟输入端口寄生电容会直接改变负载,改变实际输出频率.硬件设计阶段,必须读取射频SoC数据手册的输入电容参数,评估板上走线寄生电容,必要时微调外部电容,完成负载匹配校准,否则会引入额外静态频偏.如果客户有特殊负载需求,壹兆电子可以对接Jauch原厂,定制负载版本的JT21LE.
第三,PCB布线与屏蔽.TCXO属于射频敏感模拟器件,走线尽量短,时钟输出走线远离射频天线走线,高速数字信号线,避免数字信号耦合到时钟链路,抬高相位噪声;在布局空间允许的前提下,可以预留接地屏蔽框,抑制外部电磁干扰.石英谐振单元对机械振动,冲击有一定敏感度,在无人机,车载,振动工业设备中,结构设计时尽量避免TCXO放置在强振动源附近.
第四,回流焊与可靠性.JT21LE为陶瓷贴片封装,支持标准SMT无铅回流焊曲线,器件规格已经考虑两次回流焊带来的频率偏移,规格书中的稳定度指标包含二次回流的偏移量,客户正常SMT生产无需担心焊接带来的频偏超标.焊接之后,尽量避免对器件本体施加机械压力,不要手工烙铁直接加热器件表面,容易损伤内部谐振结构,造成频率永久偏移.
第五,使能引脚使用策略.JT21LE支持输出关断功能,适合间歇唤醒的低功耗系统.休眠阶段拉低使能,TCXO输出高阻,电流下降至微安级别;唤醒前提前使能TCXO,预留起振稳定时间,再打开射频发射接收,避免时钟未稳定就开启射频,出现瞬时大频偏导致通信失败.不同射频芯片的起振等待时间要求不一样,工程师需要在固件时序中预留稳定窗口.
五,Jauch品牌优势与壹兆电子的代理配套服务
Jauch是德国专业频率控制元器件厂商,和日系,台系晶振厂商路线有明显差异,产品重心聚焦中高精度石英晶振,TCXO,VCTCXO,不盲目铺开海量廉价消费级型号,在工业,医疗,GNSS,无线通信细分市场深耕,器件出厂前经过严格的温度循环,老化测试,振动冲击筛选,批次一致性管控严格,对于需要长期稳定供货,低返修率的工业和无线客户来说,是稳健的选型方案.除JT21LE之外,JauchJT系列还有JT11LE,JT21ETE,JT21G,JT21GE等多款TCXO,覆盖不同电压,稳定度,温度范围,使能功能版本,可覆盖从普通IoT到高精度GNSS的全谱系需求.
壹兆电子科技有限公司作为Jauch品牌授权代理商,扎根深圳,面向全国无线模块厂商,物联网方案公司,医疗设备企业,工业控制厂商提供一站式时序器件服务.我们的服务能力覆盖:样品申请,规格参数解读,型号替代推荐,BOM选型评估,批量稳定供货,原厂技术对接,可靠性资料提供,交期协调.很多客户在项目前期,会同时对比多家品牌TCXO,我们可以协助客户申请JT21LE样品,配合客户在高低温箱,射频综测仪上做对比测试,从相位噪声,频偏曲线,功耗,起振特性多维度评估器件适配性.
在供应链层面,晶振行业经常出现交期波动,缺货,涨价的情况,壹兆电子和Jauch原厂保持稳定对接,提前锁定产能,为长期量产客户提供稳定交期保障;同时我们拥有专业的技术团队,不是单纯的贸易分销,能够理解无线射频工程师的痛点,针对BLE,LoRa,GNSS,NB-IoT不同场景给出选型建议,解决时钟匹配,噪声,频偏调试中遇到的实际问题.如果您正在为无线项目寻找低电压,微型,高稳定度进口TCXO晶振,欢迎致电壹兆电子:0755-27876236,咨询JauchJT21LE以及全系列Jauch晶振产品.
六,总结:JT21LE是低功耗无线时代极具竞争力的TCXO方案
无线物联网的演进方向,永远是更小体积,更长电池续航,更宽环境适应能力,更高通信可靠性,而时钟源的性能,直接决定射频系统的通信下限.无源晶振成本低,但环境适应性差,在宽温,高可靠无线场景下容易引发大量可靠性问题;普通XO缺少温度补偿,温漂无法满足射频协议;OCXO稳定度顶尖,但功耗,成本,体积制约它无法进入海量电池供电终端.JauchJT21LE以模拟连续温度补偿架构,无PLL低相位噪声设计,2016超小封装,1.2V~1.8V超低供电,削波正弦低功耗输出,最高±0.5ppm全温稳定度,精准踩中现代无线设备的核心需求,在GNSS定位,BLE蓝牙,ZigBeeMesh,LoRa工业传感,NB-IoT蜂窝物联网,可穿戴医疗无线设备等场景,展现出非常均衡的综合性能.
对于硬件研发工程师来说,选择一款时序器件,不只是看常温参数,更要看全温漂移,相位噪声,功耗,供电兼容性,生产一致性,长期供货稳定性.JT21LE不是极致高性能的OCXO,也不是极致低价的无源晶体,它是面向无线通信场景,在性能,功耗,体积,可靠性之间取得优秀平衡的量产型TCXO.随着低电压射频SoC持续普及,越来越多无线方案转向1.2V,1.5V电源域,JT21LE这类支持低压输入的微型TCXO,会在IoT,定位,工业无线赛道拥有持续增长的应用空间.
壹兆电子科技有限公司作为Jauch官方授权代理,持续为国内电子行业客户提供正规渠道Jauch晶振产品,技术选型支持与稳定的供应链服务,JT21LE样品,批量订单,技术咨询均可联系我们.如果您的项目正在开发低功耗无线模块,GNSS定位终端,工业无线传感节点,需要评估一款适配性强,可靠性高的温补晶振,欢迎来电:0755-27876236,我们将为您提供专业的选型方案与技术支持.
JT21LE温度补偿晶体振荡器适合无线应用
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| O 19.20-JTS53HC-F-P-3.3-LF | Jauch振荡器 | JTS53HC Stratum 3 | TCXO | 19.2 MHz |
| O 20.0-JTS53HC-F-P-3.3-LF | Jauch振荡器 | JTS53HC Stratum 3 | TCXO | 20 MHz |
| O 19.20-JTS75HCV-F-P-3.3-1616-08X0-LF | Jauch振荡器 | JTS75HCV Stratum 3 | VCTCXO | 19.2 MHz |
| O 20.0-JTS75HCV-F-P-3.3-1616-08X0-LF | Jauch振荡器 | JTS75HCV Stratum 3 | VCTCXO | 20 MHz |
| O 10.0-JTS75HCV-F-P-3.3-1616-08X0-LF | Jauch振荡器 | JTS75HCV Stratum 3 | VCTCXO | 10 MHz |
| O 26.0-JO32-B-1V3-1-T1-LF | Jauch振荡器 | JO32 | XO (Standard) | 26 MHz |
| O 26.0-JO22-B-1V3-1-T1-LF | Jauch振荡器 | JO22 | XO (Standard) | 26 MHz |
| O 32.0-JO22-B-1V3-1-T1-LF | Jauch振荡器 | JO22 | XO (Standard) | 32 MHz |
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| O 19.20-JO22H-E-2.5-1-T1-LF | Jauch振荡器 | JO22H | XO (Standard) | 19.2 MHz |
| O 19.20-JO22H-E-3.3-1-T1-LF | Jauch振荡器 | JO22H | XO (Standard) | 19.2 MHz |
| O 24.0-JO22H-E-2.5-1-T1-LF | Jauch振荡器 | JO22H | XO (Standard) | 24 MHz |
| O 24.0-JO22H-E-3.3-1-T1-LF | Jauch振荡器 | JO22H | XO (Standard) | 24 MHz |
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