無論是智能手機(jī)、微控制器、電腦，還是工業(yè)自動化控制系統(tǒng)，需要時(shí)鐘信號的電子設(shè)備中都能看到晶振的身影。在電路圖上，晶振旁邊常常配有兩個(gè)電容。這兩個(gè)電容到底起著怎樣的作用呢?

晶振工作原理

晶振是利用石英晶體的壓電效應(yīng)來產(chǎn)生穩(wěn)定頻率的振蕩信號。石英晶體在外部激勵(lì)下可以產(chǎn)生諧振，構(gòu)成一個(gè)選頻網(wǎng)絡(luò)。

最常見的連接方式是并聯(lián)型的“Pierce振蕩器”，它由一個(gè)反相器、晶體和兩個(gè)電容組成。

電容的作用是什么?

構(gòu)成振蕩器反饋網(wǎng)絡(luò)

C1和C2與晶體共同形成一個(gè)典型的負(fù)阻振蕩器。這兩個(gè)電容通過地構(gòu)成分壓網(wǎng)絡(luò)，使得輸出端的信號反饋回輸入端，并提供合適的相位移和增益條件，從而維持振蕩。

調(diào)節(jié)負(fù)載電容

晶體廠商通常會在晶體數(shù)據(jù)手冊中標(biāo)出推薦的負(fù)載電容，如18pF或20pF。錯(cuò)誤的電容匹配會導(dǎo)致振蕩頻率偏移，甚至不啟動。

實(shí)際電路中的等效負(fù)載電容CL由C1 和C2決定。其中C_stray是PCB板布線、封裝引腳和內(nèi)部電容的綜合值，通常在2-5pF范圍內(nèi)。

提高頻率穩(wěn)定性和抗干擾能力

合適的電容可以幫助系統(tǒng)抑制寄生振蕩模式，提高頻率穩(wěn)定性，并降低電磁干擾敏感度。

如何選擇合適的電容值?

選擇晶振電容通常需要結(jié)合晶體規(guī)格和PCB布局綜合考慮。一個(gè)通用的計(jì)算思路如下：

查閱晶體手冊，找到其推薦的 CL 值(如 CL = 18pF)。假設(shè)板上雜散電容約為 4pF。反推 C1 和 C2。

這時(shí)，可以選擇標(biāo)準(zhǔn)值27pF或30pF的貼片電容，實(shí)際允許有一定偏差，關(guān)鍵是電容匹配對稱，避免相位誤差。

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