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無源晶振晶體與有源晶振起振電容的選擇

一般的單片機晶震旁邊會有2個起振電容,它們起到什么作用?我們該如何選擇這個起振電容參數呢?

晶振電路中為什么要使用起振電容?

只有在外部所接電容為匹配電容的情況下,振蕩頻率才能保證在標稱頻率附近的誤差范圍內。從原理上講直接將晶振接到單片機上,單片機就可以工作。但這樣構成的振蕩電路中會產生偕波(也就是不希望存在的其他頻率的波),這個波對電路的影響不大,但會降低電路的時鐘振蕩器的穩定性. 為了電路的穩定性起見,建議在晶振的兩引腳處接入兩個瓷片電容接地來削減偕波對電路的穩定性的影響,所以晶振必須配有起振電容,但電容的具體大小沒有什么普遍意義上的計算公式,不同芯片的要求不同。這里提示兩點:
(1):因為每一種晶振都有各自的特性,所以最好按制造廠商所提供的數值選擇外部元器件。
(2):在許可范圍內,C1,C2值越低越好。C值偏大雖有利于振蕩器的穩定,但將會增加起振時間,比較常用的為15p-30p之間。最好按照所提供的數據來,如果沒有,一般是30pF左右。太小了不容易起振。

如何選擇有源晶振無源晶振起振電容呢?


晶振在電氣上可以等效成一個電容和一個并聯再串聯一個電容的二端網絡,電工學上這個網絡有兩個諧振點,以頻率的高低分其中較低的頻率為串聯諧振,較高的頻率為并聯諧振。由于晶體自身的特性致使這兩個頻率的距離相當的接近,在這個極窄的頻率范圍內,晶振等效為一個電感,所以只要晶振的兩端并聯上合適的電容它就會組成并聯諧振電路。這個并聯諧振電路加到一個負反饋電路中就可以構成正弦波振蕩電路,由于晶振等效為電感的頻率范圍很窄,所以即使其他元件的參數變化很大,這個振蕩器的頻率也不會有很大的變化。晶振有一個重要的參數,那就是負載電容值,選擇與負載電容值相等的并聯電容,就可以得到晶振標稱的諧振頻率。一般的晶振振蕩電路都是在一個反相放大器(注意是放大器不是反相器)的兩端接入晶振,再有兩個電容分別接到晶振的兩端,每個電容的另一端再接到地,這兩個電容串聯的容量值就應該等于負載電容,請注意一般IC的引腳都有等效輸入電容,這個不能忽略。在某些情況下,也可以通過調整這兩個電容的大小來微調振蕩頻率,當然可調范圍一般在10ppm量級。
串電阻是降低驅動功率,避免過激勵,并是為了幫助起振,串的一般都是百歐姆級,并的一般都上M,很懷疑樓主這個電路是否能正常工作。

選型提示:
1、一般的晶振的負載電容為15p或12.5p,如果再考慮元件引腳的等效輸入電容,則兩個22p的電容構成晶振的振蕩電路就是比較好的選擇。
2、因為每一種晶振都有各自的特性,所以最好按制造廠商所提供的數值選擇外部元器件。 
3、 在許可范圍內,電容C1,C2值越低越好。C值偏大雖有利于振蕩器的穩定,但將會增加起振時間。 
4、應使C2值大于C1值,這樣可使上電時,加快晶振起振。

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