晶振匹配电容如何计算?--转载

作者：扬兴晶振

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　　晶振匹配电容的计算应该是工程师很熟悉的一个内容了，小编也进行了一下研究，在此分享一下，如果有觉得不对的地方还请批评指正。

　　大多数电子工程师都见过单片机中如下图所示的形式，一般单片机都会有这样的电路。晶振的两个引脚与芯片(如单片机)内部的反相器相连接，再结合外部的匹配电容CL1、CL2、R1、R2，组成一个皮尔斯振荡器(Pierce oscillator)。

　　上图中，U1为增益很大的反相放大器，CL1、CL2为匹配电容，是电容三点式电路的分压电容，接地点就是分压点。以接地点即分压点为参考点，输入和输出是反相的，但从并联谐振回路即石英晶体两端来看，形成一个正反馈以保证电路持续振荡，它们会稍微影响振荡频率，主要用与微调频率和波形，并影响幅度。 X1是晶体，相当于三点式里面的电感。

　　R1是反馈电阻(一般≥1MΩ)，它使反相器在振荡初始时处于线性工作区，R2与匹配电容组成网络，提供180度相移，同时起到限制振荡幅度，防止反向器输出对晶振过驱动将其损坏。

　　这里涉及到晶振的一个非常重要的参数，即负载电容CL(Load capacitance)，它是电路中跨接晶体两端的总的有效电容(不是晶振外接的匹配电容)，主要影响负载谐振频率和等效负载谐振电阻，与晶体一起决定振荡器电路的工作频率，通过调整负载电容，就可以将振荡器的工作频率微调到标称值。(相关阅读可以查看YXC扬兴官网《晶振的负载电容计算公式》)

　　负载电容的公式如下所示：

　　其中，CS为晶体两个管脚间的寄生电容(Shunt Capacitance)

　　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CPCB、芯片管脚寄生电容CO、外加匹配电容CL2，即CD=CPCB+CO+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CPCB、芯片管脚寄生电容CI、外加匹配电容CL1，即CG=CPCB+CI+CL1。

　　一般CS为1pF左右，CI与CO一般为几个皮法，具体可参考芯片或晶振的数据手册。

　　(这里假设CS=0.8pF，CI=CO=5pF，CPCB=4pF)。

　　比如规格书上的负载电容值为18pF，带入公式可得CD=CG=34.4pF，计算出来的匹配电容值CL1=CL2=25pF。

是不是觉得晶振的匹配电容计算起来不难呢？需要注意的是，如果实际的负载电容配置不当,第一会引起线路参考频率的误差.另外如在发射接收电路上会使晶振的振荡幅度下降(不在峰点),影响混频信号的信号强度与信噪. ，当波形出现削峰,畸变时,可增加负载电阻调整(几十K到几百K).要稳定波形是并联一个1M左右的反馈电阻。

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