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无源晶振晶体与有源晶振起振电容的选择

一般的单片机晶震旁边会有2个起振电容,它们起到什么作用?我们该如何选择这个起振电容参数呢?

晶振电路中为什么要使用起振电容?

只有在外部所接电容为匹配电容的情况下,振荡频率才能保证在标称频率附近的误差范围内。从原理上讲直接将晶振接到单片机上,单片机就可以工作。但这样构成的振荡电路中会产生偕波(也就是不希望存在的其他频率的波),这个波对电路的影响不大,但会降低电路的时钟振荡器的稳定性. 为了电路的稳定性起见,建议在晶振的两引脚处接入两个瓷片电容接地来削减偕波对电路的稳定性的影响,所以晶振必须配有起振电容,但电容的具体大小没有什么普遍意义上的计算公式,不同芯片的要求不同。这里提示两点:
(1):因为每一种晶振都有各自的特性,所以最好按制造厂商所提供的数值选择外部元器件。
(2):在许可范围内,C1,C2值越低越好。C值偏大虽有利于振荡器的稳定,但将会增加起振时间,比较常用的为15p-30p之间。最好按照所提供的数据来,如果没有,一般是30pF左右。太小了不容易起振。

如何选择有源晶振无源晶振起振电容呢?


晶振在电气上可以等效成一个电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络,电工学上这个网络有两个谐振点,以频率的高低分其中较低的频率为串联谐振,较高的频率为并联谐振。由于晶体自身的特性致使这两个频率的距离相当的接近,在这个极窄的频率范围内,晶振等效为一个电感,所以只要晶振的两端并联上合适的电容它就会组成并联谐振电路。这个并联谐振电路加到一个负反馈电路中就可以构成正弦波振荡电路,由于晶振等效为电感的频率范围很窄,所以即使其他元件的参数变化很大,这个振荡器的频率也不会有很大的变化。晶振有一个重要的参数,那就是负载电容值,选择与负载电容值相等的并联电容,就可以得到晶振标称的谐振频率。一般的晶振振荡电路都是在一个反相放大器(注意是放大器不是反相器)的两端接入晶振,再有两个电容分别接到晶振的两端,每个电容的另一端再接到地,这两个电容串联的容量值就应该等于负载电容,请注意一般IC的引脚都有等效输入电容,这个不能忽略。在某些情况下,也可以通过调整这两个电容的大小来微调振荡频率,当然可调范围一般在10ppm量级。
串电阻是降低驱动功率,避免过激励,并电阻是为了帮助起振,串的电阻一般都是百欧姆级,并的一般都上M,很怀疑楼主这个电路是否能正常工作。

选型提示:
1、一般的晶振的负载电容为15p或12.5p,如果再考虑元件引脚的等效输入电容,则两个22p的电容构成晶振的振荡电路就是比较好的选择。
2、因为每一种晶振都有各自的特性,所以最好按制造厂商所提供的数值选择外部元器件。 
3、 在许可范围内,电容C1,C2值越低越好。C值偏大虽有利于振荡器的稳定,但将会增加起振时间。 
4、应使C2值大于C1值,这样可使上电时,加快晶振起振。

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