線路設計中【晶振的負載電容】你如何去理解!
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。
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。
晶振是為電路提供頻率基準的元器件,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部有振蕩器,并且晶振的信號電壓根據起振電路而定,允許不同的電壓,但無源晶振通常信號質量和精度較差,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部振蕩器,可以提供高精度的頻率基準,信號質量也較無源晶振要好。
因價格等因素,實際應用中多采用無源晶振設計的電路居多,除非電路設計時序極其敏感或芯片內部無振蕩器的情況(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準電路,會表明芯片的最高可使用頻率等參數,在設計電路時要掌握。與計算機用CPU不同,單片機現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,如果初學者在練習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:我發現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~
答: 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的工作區。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, 以獲得增益, 在飽和區是沒有增益的, 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, 因為芯片內部已經制作了, 要仔細閱讀DATA SHEET的有關說明.和晶振并聯的電阻作為負載,一般1M歐。也有和晶振串聯的電阻為諧振電阻。
晶振的參數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系?像DST310S用的就是32.768K的晶振,它內部的電容是6pF的
答: 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,與晶振串聯或并聯的電容值。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?;蛟S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整等原因,大都電路中均有電容參與振蕩。為了 準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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