MCU晶体两边为什么要各接一个对地电容?
衡丽科技 2023-03-20

很多MCU开发者对MCU晶体两边要各接一个对地电容的做法表示不理解,因为这个电容有时可以去掉。笔者参考了很多书籍,却发现书中讲解的很少,提到最多的往往是:对地电容具稳定作用或相当于负载电容等,都没有很深入地去进行理论分析。而另外一方面,很多爱好者都直接忽略了晶体旁边的这两个电容,他们认为按参考设计做就行了。但事实上,这是MCU的振荡电路,又称“三点式电容振荡电路”,如图1所示。


图1:MCU的三点式电容振荡电路


其中,Y1是晶体,相当于三点式里面的电感;C1和C2是电容,而5404和R1则实现了一个NPN型三极管(大家可以对照高频书里的三点式电容振荡电路)。


▼接下来将为大家分析一下这个电路

首先,5404必需搭一个电阻,不然它将处于饱和截止区,而不是放大区,因为R1相当于三极管的偏置作用,能让5404处于放大区域并充当一个反相器,从而实现NPN三极管的作用,且NPN三极管在共发射极接法时也是一个反相器。

其次将用通俗的方法为大家讲解一下这个三点式振荡电路的工作原理。

众所周知,一个正弦振荡电路的振荡条件为:系统放大倍数大于1,这个条件较容易实现;但另一方面,还需使相位满足360°。而问题就在于这个相位:由于5404是一个反相器,因此已实现了180°移相,那么就只需C1、C2和Y1再次实现 180°移相就可以了。恰好,当C1、C2和Y1形成谐振时,就能实现180移相;最简单的实现方式就是以地作为参考,谐振的时候,由于C1、C2中通过的电流相同,而地则在C1、C2之间,所以恰好电压相反,从而实现180移相。

再则,当C1增大时,C2端的振幅增强;当C2降低时,振幅也增强。有时即使不焊接C1、C2也能起振,但这种现象不是由不焊接C1、C2的做法造成的,而是由芯片引脚的分布电容引起,因为C1、C2的电容值本来就不需要很大,这一点很重要。


▼那么,这两个电容对振荡稳定性到底有什么影响呢?

由于5404的电压反馈依靠C2,假设C2过大,反馈电压过低,这时振荡并不稳定;假设C2过小,反馈电压 过高,储存能量过少,则容易受外界干扰,还会辐射影响外界。而C1的作用与C2的则恰好相反。在布板的时候,假设为双面板且比较厚,那么分布电容的影响则 不是很大;但假设为高密度多层板时,就需要考虑分布电容,尤其是VCO之类的振荡电路,更应该考虑分布电容。

因此,那些用于工控的项目,笔者建议最好不要使用晶体振荡,而是直接接一个有源的晶振。很多时候大家会采用32.768K的时钟晶体来做时钟,而不是通过单片机的晶体分频来做时钟,其中原因想必很多人也不明白,其实上这是和晶体的稳定度有关:频率越高的晶体,Q值一般难以做高,频率稳定度也比较差;而 32.768K晶体在稳定度等各方面的性能表现都不错,还形成了一个工业标准,比较容易做高。另外值得一提的是,32.768K是16 bit数据的一半,预留最高1 bit进位标志,用作定时计数器内部数字计算处理也非常方便。



声明: 本文转载自其它媒体或授权刊载,目的在于信息传递,并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责,如有新闻稿件和图片作品的内容、版权以及其它问题的,请联系我们及时删除。(联系我们,邮箱:evan.li@aspencore.com )
0
评论
  • 【7.24 深圳】2025国际AI+IoT生态发展大会/2025全球 MCU及嵌入式技术论坛


  • 相关技术文库
  • 元器件
  • 电阻
  • 电容
  • 电感
  • 射频电路仿真

    信息时代的到来极大地改变了人类社会的生产、生活、工作和学习方式。射频功率放大器不仅在通讯系统中得到广泛应用,还逐渐被应用于其他领域内。本文为一种新型射频导热治疗仪所设计的大功率射频放大器电路,满足工...

    07-04
  • dht11温湿度传感器工作原理

    DHT11为 4 针单排引脚封装,如下图,采用单线制串行接口,只需加适当的上拉电阻,信号传输距离可达20米以上,使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。 二.传感器参数 1.DHT11电气参数如下: 型号 测量...

    07-04
  • 绝对压力变送器的工作原理是什么?绝对压力变送器选型事项介绍

    压力变送器作为测量仪器,是工业中最常用的传感器之一。上篇文章中,小编对压力变送器的种类有所阐述。为增进大家对压力变送器的认识,本文将对绝对压力变送器、绝对压力变送器的原理以及选型予以介绍。如果你对压...

    07-03
  • 继电器有何用途?高频继电器结构、原理、特点一览

    继电器,虽是老生常谈的话题,但是却耐人寻味。本文中,小编将对继电器、继电器的主要作用予以阐述。此外,小编还将介绍高频继电器的工作原理、高频继电器的特点和高频继电器的结构。如果你对继电器具有兴趣,不妨...

    07-02
  • 你真的了解CMOS吗?CMOS知识点全解

    CMOS在电路中具有重要作用,大家对于CMOS通常较为耳熟。但是,大家对于CMOS却未必十分了解。为增进大家对CMOS的认识,本文将对CMOS相关知识予以详细介绍。如果你对本文内容具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。 CMOS(Co...

    07-01
  • mos管栅极电阻的作用

    mos管栅极电阻的作用mos管栅极简介在了解mos管栅极电阻的作用之前,我们先了解一下mos管栅极及其他2个极

    06-23
  • 多层PCB设计基本概念

    介绍了多层PCB设计的基本概念,包括为何需要多层设计、其优势(如信号质量提升、成本效益和空间利用)以及如何判断

    06-18
  • 怎么样提高buck电源的工作效率

    怎么提高buck电路的工作效率?我们知道在buck电路设计中一个十分需要关注的点就是效率,效率的高低决定了你的PCBA是否可以当“暖手宝”,一摸就烫手。

    06-18
  • 陶瓷电容失效分析

    片式多层瓷介电容器(MLCC)除有电容器“隔直通交”的通性特点外,还有体积小、比容大、寿命长、可靠性高和适合表

    06-16
下载排行榜
更多
评测报告
更多
广告