在电路图设计的过程中,我们经常会遇到一个很常见也很实用的问题,那就是MCU的心脏——晶振,它应该匹配什么电容?
感动店员给我们的体验是22pf或者6.8pf,那为什么选择这个数值呢?
让我们看看。
这里,晶体振荡器的一个非常重要的参数,即负载电容CL(Load capacity),是电路中晶体两端的总“有效”电容(不是晶体振荡器的外部匹配电容),主要影响负载谐振频率和等效负载谐振电阻,与晶体一起决定了振荡器电路的工作频率。通过调整负载电容,可以将振荡器的工作频率微调至标称值。
荷载公式如下:
CS:晶体两个引脚之间的寄生电容,与晶体振荡器的外部匹配电容(即电容CL1、CL大小待定)并联。
CD:表示晶体振荡器电路输出引脚到地的总电容,包括PCB走线电容CPCB、芯片引脚寄生电容CO和外部匹配电容CL2,即CD=CPCB CO CL2(CG,CD,)。
CG:是指晶振电路输入引脚到地的总电容,包括PCB走线电容CPCB、芯片引脚寄生电容CI、外部匹配电容CL1,即CG=CPCB CI CL1(一般我们选择CL1和CL2为同值,所以CG和CD一般相同)。
它们与晶体振荡器串联。
一般CS约为1pF,CI和CO为几皮法,CPCB=5pF。详情请参考芯片或晶振的数据手册。
如下
上图为TI公司MSP430单片机芯片引脚寄生电容为2pf。
CPCB=5pF
不同公司生产的标称频率相同的晶体振荡器可能需要不同的负载电容。
我们以爱普生常用的32768HZ晶振为例。型号:Q13FC1350000400。
我们计算出最大负载电容为12.5pf: CS约为1.5pf,CI和CO为5pF,CPCB=5pF。
可以得出CL1为22pf的结论。
7pf时,CS约为1pF,CI和CO为2pf,CPCB=4pF。
可以得出CL1约为6.8pf。
注意:CPCB和CS在不同的芯片和不同的PCB布局上是不一样的,所以我在计算上做了一些改动。在实际应用中,我们通常选择22pf或6.8pf作为片式晶体振荡器中的电容(直列式晶体振荡器为30pF和22pf,如果晶体振荡器的频率在1.2 MHz到12 MHz之间,我们也可以查看厂家推荐的电容值)。
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