线路设计中【晶振的负载电容】你如何去理解!
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。
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。
晶振是为电路提供频率基准的元器件,通常分成有源晶振和无源晶振两个大类,无源晶振需要芯片内部有振荡器,并且晶振的信号电压根据起振电路而定,允许不同的电压,但无源晶振通常信号质量和精度较差,需要精确匹配外围电路(电感、电容、电阻等),如需更换晶振时要同时更换外围的电路。有源晶振不需要芯片的内部振荡器,可以提供高精度的频率基准,信号质量也较无源晶振要好。
因价格等因素,实际应用中多采用无源晶振设计的电路居多,除非电路设计时序极其敏感或芯片内部无振荡器的情况(如一些型号的DSP或精密仪器中)。
就是一个两脚的无源晶振,11.0592MHZ振荡频率,匹配电容是两个30P的瓷片电容。
每种芯片的手册上都会提供外部晶振输入的标准电路,会表明芯片的最高可使用频率等参数,在设计电路时要掌握。与计算机用CPU不同,单片机现在所能接收的晶振频率相对较低,但对于一般控制电路来说足够了。
另外说明一点,可能有些初学者会对晶振的频率感到奇怪,12M、24M之类的晶振较好理解,选用如11.0592MHZ的晶振给人一种奇怪的感觉,这个问题解释起来比较麻烦,如果初学者在练习串口编程的时候就会对此有所理解,这种晶振主要是可以方便和精确的设计串口或其它异步通讯时的波特率.
下面有两组问答大家可以参考一下
问:我发现在使用晶振时会和它并一个电阻,一般1M以上,我把它去掉,板子仍可正常工作,请问这个电阻有什么用?可以不用吗? 我有看到过不用的!不理解~
答: 这个电阻是反馈电阻,是为了保证反相器输入端的工作点电压在VDD/2,这样在振荡信号反馈在输入端时,能保证反相器工作在适当的工作区。虽然你去掉该电 阻时,振荡电路仍工作了。但是如果从示波器看振荡波形就会不一致了,而且可能会造成振荡电路因工作点不合适而停振。所以千万不要省略此电阻。 这个电阻是为了使本来为逻辑反相器的器件工作在线性区, 以获得增益, 在饱和区是没有增益的, 而没有增益是无法振荡的. 如果用芯片中的反相器来作振荡, 必须外接这个电阻, 对于CMOS而言可以是1M以上, 对于TTL则比较复杂, 视不同类型(S,LS...)而定. 如果是芯片指定的晶振引脚, 如在某些微处理器中, 常常可以不加, 因为芯片内部已经制作了, 要仔细阅读DATA SHEET的有关说明.和晶振并联的电阻作为负载,一般1M欧。也有和晶振串联的电阻为谐振电阻。
晶振的参数里有配用的谐振电容值。比如说32.768K的是12.5pF;4.096M的是20pF. 这个值和实际电路中晶振上接的两个电容值是什么关系?像DST310S用的就是32.768K的晶振,它内部的电容是6pF的
答: 你所说的是晶振的负载电容值。指的是晶振交流电路中,参与振荡的,与晶振串联或并联的电容值。晶振电路的频率主要由晶振决定,但既然负载电容参与振荡,必 然会对频率起微调作用的。负载电容越小,振荡电路频率就会越高4.096MHz的负载电容为20pF,说明晶振本身的谐振频率<4.096MHz, 但如果让20pF的电容参与振荡,频率就会升高为4.096MHz。或许有人会问为什么这么麻烦,不如将晶振直接做成4.096MHz而不用负载电容?不 是没有这样的晶振,但实际电路设计中有多种振荡形式,为了振荡反馈信号的相移等原因,也有为了频率偏差便于调整等原因,大都电路中均有电容参与振荡。为了 准确掌握贴片晶振电路中该用多大的电容,只要把握晶体负载电容应等于振荡回路中的电容+杂散电容就可以了。你所说的IC中6pF的电容就可看作杂散电容
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