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首頁行業(yè)博客 線路設(shè)計中【晶振的負載電容】你如何去理解!

線路設(shè)計中【晶振的負載電容】你如何去理解!

來源:http://www.mxsir.cn 作者:konuaer 2013年08月30

           
           晶振有一個重要的參數(shù),那就是負載電容值,選擇與負載電容值相等的并聯(lián)電容,就可以得到晶振標(biāo)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地,這兩個電容串聯(lián)的容量值就應(yīng)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。
     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(gòu)成晶振的振蕩電路就是比較好的選擇。
     晶振是為電路提供頻率基準(zhǔn)的元器件,通常分成有源晶振和無源晶振兩個大類,無源晶振需要芯片內(nèi)部有振蕩器,并且晶振的信號電壓根據(jù)起振電路而定,允許不同的電壓,但無源晶振通常信號質(zhì)量和精度較差,需要精確匹配外圍電路(電感、電容、電阻等),如需更換晶振時要同時更換外圍的電路。有源晶振不需要芯片的內(nèi)部振蕩器,可以提供高精度的頻率基準(zhǔn),信號質(zhì)量也較無源晶振要好。


     因價格等因素,實際應(yīng)用中多采用無源晶振設(shè)計的電路居多,除非電路設(shè)計時序極其敏感或芯片內(nèi)部無振蕩器的情況(如一些型號的DSP或精密儀器中)。
 就是一個兩腳的無源晶振,11.0592MHZ振蕩頻率,匹配電容是兩個30P的瓷片電容。
每種芯片的手冊上都會提供外部晶振輸入的標(biāo)準(zhǔn)電路,會表明芯片的最高可使用頻率等參數(shù),在設(shè)計電路時要掌握。與計算機用CPU不同,單片機現(xiàn)在所能接收的晶振頻率相對較低,但對于一般控制電路來說足夠了。
     另外說明一點,可能有些初學(xué)者會對晶振的頻率感到奇怪,12M、24M之類的晶振較好理解,選用如11.0592MHZ的晶振給人一種奇怪的感覺,這個問題解釋起來比較麻煩,如果初學(xué)者在練習(xí)串口編程的時候就會對此有所理解,這種晶振主要是可以方便和精確的設(shè)計串口或其它異步通訊時的波特率.
下面有兩組問答大家可以參考一下
問:
我發(fā)現(xiàn)在使用晶振時會和它并一個電阻,一般1M以上,我把它去掉,板子仍可正常工作,請問這個電阻有什么用?可以不用嗎? 我有看到過不用的!不理解~
: 這個電阻是反饋電阻,是為了保證反相器輸入端的工作點電壓在VDD/2,這樣在振蕩信號反饋在輸入端時,能保證反相器工作在適當(dāng)?shù)墓ぷ鲄^(qū)。雖然你去掉該電 阻時,振蕩電路仍工作了。但是如果從示波器看振蕩波形就會不一致了,而且可能會造成振蕩電路因工作點不合適而停振。所以千萬不要省略此電阻。 這個電阻是為了使本來為邏輯反相器的器件工作在線性區(qū), 以獲得增益, 在飽和區(qū)是沒有增益的, 而沒有增益是無法振蕩的. 如果用芯片中的反相器來作振蕩, 必須外接這個電阻, 對于CMOS而言可以是1M以上, 對于TTL則比較復(fù)雜, 視不同類型(S,LS...)而定. 如果是芯片指定的晶振引腳, 如在某些微處理器中, 常常可以不加, 因為芯片內(nèi)部已經(jīng)制作了, 要仔細閱讀DATA SHEET的有關(guān)說明.和晶振并聯(lián)的電阻作為負載,一般1M歐。也有和晶振串聯(lián)的電阻為諧振電阻。

晶振的參數(shù)里有配用的諧振電容值。比如說32.768K的是12.5pF;4.096M的是20pF. 這個值和實際電路中晶振上接的兩個電容值是什么關(guān)系?像DST310S用的就是32.768K的晶振,它內(nèi)部的電容是6pF的
: 你所說的是晶振的負載電容值。指的是晶振交流電路中,參與振蕩的,與晶振串聯(lián)或并聯(lián)的電容值。晶振電路的頻率主要由晶振決定,但既然負載電容參與振蕩,必 然會對頻率起微調(diào)作用的。負載電容越小,振蕩電路頻率就會越高4.096MHz的負載電容為20pF,說明晶振本身的諧振頻率<4.096MHz, 但如果讓20pF的電容參與振蕩,頻率就會升高為4.096MHz。或許有人會問為什么這么麻煩,不如將晶振直接做成4.096MHz而不用負載電容?不 是沒有這樣的晶振,但實際電路設(shè)計中有多種振蕩形式,為了振蕩反饋信號的相移等原因,也有為了頻率偏差便于調(diào)整等原因,大都電路中均有電容參與振蕩。為了 準(zhǔn)確掌握貼片晶振電路中該用多大的電容,只要把握晶體負載電容應(yīng)等于振蕩回路中的電容+雜散電容就可以了。你所說的IC中6pF的電容就可看作雜散電容

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