标签: 晶振负载电容

无源晶振指所有谐振器系列，成本低，内部没有独立的起振电路，需要外部电路配合，并精准匹配外部电容才能输出电信号。当负载电容和晶振电路不匹配时，会导致频率偏移增加。凯擎小妹聊一下频偏和负载电容的计算方法。 频偏 : 晶振输出频率和标称频率的差值。这个值由多种因素引起：温度变化，电压变化，负载电容变化。通常以ppm表示。假设晶振的标称频率为12MHz，测试频率为11.99998MHz，频偏为0.00002MHz。 负载电容 : 负载电容是接在晶振两个引脚之间的有效电容。 Cs为晶体两个管脚间的寄生电容（杂散电容） Cd表示晶体振荡电路输出管脚到地的总电容，包括PCB走线电容、芯片管脚寄生电容、外加匹配电容CL2； Cg表示晶体振荡电路输入管脚到地的总电容，包括PCB走线电容、芯片管脚寄生电容、外加匹配电容CL1。 KOAN无源晶振常用的负载电容：kHz晶体：6，7，9，12.5pF; MHz晶体：8，9，12，15，18，20pF 负载电容影响晶振的频率稳定性和起振条件。通过调整外围匹配电容(C1, C2)，晶振的工作范围可以调到标称值。CL1和CL2的作用是让电路谐振并稳定输出，尽可能接近标称频率的频率信号，通过过滤一部分高频干扰杂波。

振荡电路中的负载电容是保证石英晶体精度的最重要的数值之一。同时它也是振荡电路设计过程中最常见的错误原因之一。因此，为电路选择合适的晶振负载电容十分关键！ 大多数石英晶体用于皮尔斯振荡电路（图1）。因此，需要两个外部电容器。现在可能会出现问题，如何为这两个电容器选择正确的值？ 图1：皮尔斯振荡器电路 第一个常见的误解是晶体数据表上的负载电容直接确定了两个电容器的所需值。 这意味着如果晶体的负载电容为20pF，则两个电容都需要为20pF。然而，这是不正确的，这会导致频率偏移。 另一个误解是晶体数据表上的负载电容需要等于两个电容的总和 。如果我们使用具有20pF晶振的相同示例，这意味着两个电容器都需要为10pF。然而，这也是不正确的。在大多数情况下，即使负载电容错误，晶体也会在电路中工作，但是频率会发生偏移，这可能会导致其他问题。由于上述关于负载电容的两个假设都是错误的。 正确的方法是需要考虑电路中的所有电容。 因此，不仅要考虑这两个电容，还必须考虑单片机的输入输出电容和所有杂散电容。这一切共同形成了负载电容。现在最大的问题是，如果没有实际电路，就不可能知道或确定杂散电容。 因此，在PCB设计期间，您必须只猜测杂散电容，然后再检查最终电路是否频率在容差范围内。 皮尔斯振荡电路中典型的杂散电容在3pF到7pF之间 。考虑到这一点可以轻松确定两个外部电容器Ca和Cb的值用这个公式： 公式1：负载电容 另一个建议是选择Ca和Cb具有相似的值，或者至少彼此相距不远。这将防止意外的频移和其他干扰。如果Ca和Cb不应该相等，则Ca应该小于Cb。 如果您只能估计杂散电容，因此测量实际电路的频率以重新检查频率是否达到应用所需的精度非常重要。此外，我们的技术支持团队可以帮助您解决与负载电容或电路设计相关的任何其他问题。