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晶振为什么要接电容(晶振电路的电容为什么这么小)

时间:2023-05-06 10:10:26 阅读:89348 作者:2924

有人说是负载电容,是用来修正晶体振荡频率的; 也有人说启振电容器; 有人谈了共振作用。

电容器与内部电路一起构成一定频率的振动。 该电容器与硬件连接,固定频率的能力强,其他频率的干扰难以进入。

说得通俗点,用听过的笑话来打比方,大概意思是飞机被我劫持,其他劫机者等下一个。 这个电容器就是这次的劫机犯。

晶体振荡电路其实是电容三点式振荡电路,输出为正的玄波晶体相当于电感,加上两个通道分压电容,输入端的电容越小,正反馈量越大。 负载电容是每个晶体振动都有的参数,例如稳定度为几PPM,有些人称之为频率差,单位都是PPM,负载电容为几PF等。 在晶体振子与振荡电路连接而导入振荡电路电容不满足晶体振子的负载电容的电容要件的情况下,振荡电路输出的频率和晶体振子作为目标的频率不同

让我举个例子:

4.0000MHz -20PPM的负载容量为16PF的石英振动;

负载电容为10PF时,振荡电路输出的频率可能为4.0003MHz。

负载电容为20PF时,振荡电路输出的频率可能为3.9997MHz。

对频率精度有要求的电路有PLL的基准等。 就是用多个可变电容微调频率

频率精度不高的话使用固定容量即可;

在石英振子负载电容中,通常有两种连接法1与石英振子并联连接,2与石英振子串联连接;

第二个比较常用的是,两条腿上连接了电容器对交流地。

晶体元件的负载电容是指电路中跨越晶体两端的总外部有效电容。 是指水晶振动正常振动所需的电容器。 一般外置电容器用于使晶体振子两端的等效电容与负载电容相等或接近负载电容。 在要求高的情况下,还考虑ic输入端子的对地静电电容。 适用时,一般在施加负载电容值的附近进行调整,可以得到正确的频率。 该电容的大小主要影响负载谐振频率和等效负载谐振电阻。

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水晶振子的负载电容=[(Cd*Cg )/(Cd Cg ) Cic )在c式中,CD、CG是分别连接在水晶振子的两脚和对地的电容,是Cic (集成电路内部电容)c ) PCB上的电容。也就是说,如果是负载电容15pf,则在两侧

各种逻辑芯片的晶体振动端子等效于电容器三点式振荡器。 石英振子的内部通常是逆变器,或者是奇数个逆变器串联连接。 水晶振子输出端子XO和水晶振子输入端子XI之间用电阻连接,在CMOS芯片上通常在几米到几十米之间。 许多芯片的端子内部已经包含该电阻,不需要连接到端子外部。 该电阻用于在振荡初期使逆变器呈线性状态,逆变器类似于为了使振荡变得容易而具有大增益的放大器。 晶体也连接在晶体振荡引脚的输入输出之间,等效为并联谐振电路,振荡频率应该为晶体的并联谐振频率。 晶体旁边的两个电容器接地,实际上是电容器三点式电路的分压电容,接地点为分压点。 以作为接地点的分压点为基准点,振荡引脚的输入输出为反相,但从作为并联谐振电路的石英晶体的两端来看,正反馈以电路持续振荡的方式形成。 在芯片设计时,这两个电容器已经形成,一般来说两个电容相等,电容的大小因工艺和布局而异,但始终比较小,不一定适合宽的频率范围。 外置时为数PF至数十p左右,取决于频率和石英晶体的特性。 必须注意的是,这两个电容器的串联值与谐振电路并联,会影响振荡频率。 在两个电容相等的情况下,反馈系数为0.5,一般可以满足振荡条件,但在难以振荡或振荡不稳定的情况下,可以减小输入端子的对地电容,增大输出端子的值来提高反馈量。

设计注意事项:

1 .晶体振动、外部电容器(如果有)和IC之间的信号线尽量保持短。 IC晶体振子中流过非常低的电流时,线路过长会对EMC、ESD、串扰产生非常敏感的影响。 另外,长线路会增加振荡器的寄生电容。

2 .与其他时钟线频繁切换的信号线,配置在尽可能远离晶体振子的连接的位置。

3 .注意水晶振动和地面的走行线

4 .将水晶振动壳接地

如果实际负载容量配置不当,首先会引起线路基准频率的误差。 另外,如果在收发电路中降低石英振子的振荡振幅,则会影响混合信号的信号强度和信号噪声。

波形出现峰值、变形时,可以增加负载电阻的调整(数十k至数百k ),为了稳定波形,并联连接1M左右的反馈电阻。

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