单片机晶振上两个负载电容有何用处?
我们在看晶振的规格参数时会发现有个参数叫负载电容,对于外行的人说,可能不明白单片机晶振两个负载电容的用处。今天品慧晶振就给大家介绍一下。
这两个电容叫晶振的负载电容,分别接在晶振的两个脚上和对地的电容,一般在几十皮发。它会影响到晶振的谐振频率和输出幅度,一般订购晶振时候供货方会问你负载电容是多少。
晶振的负载电容=[(Cd*Cg)/(Cd+Cg)]+Cic+△C式中Cd,Cg为分别接在晶振的两个脚上和对地的电容,Cic(集成电路内部电容)+△C(PCB上电容)经验值为3至5pf。
各种逻辑芯片的晶振引脚可以等效为电容三点式振荡器。晶振引脚的内部通常是一个反相器, 或者是奇数个反相器串联。在晶振输出引脚 XO 和晶振输入引脚 XI 之间用一个电阻连接,对于 CMOS 芯片通常是数 M 到数十M 欧之间。很多芯片的引脚内部已经包含了这个电阻,引脚外部就不用接了。这个电阻是为了使反相器在振荡初始时处与线性状态,反相器就如同一个有很大增益的放大器,以便于起振,石英晶体也连接在晶振引脚的输入和输出之间,等效为一个并联谐振回路, 振荡频率应该是石英晶体的并联谐振频率。
晶体旁边的两个电容接地,,实际上就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,,振荡引脚的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。在芯片设计时,这两个电容就已经形成了,一般是两个的容量相等,容量大小依工艺和版图而不同,但终归是比较小,不一定适合很宽的频率范围。
外接时大约是数 PF 到数十 PF,依频率和石英晶体的特性而定。需要注意的是:这两个电容串联的值是并联在谐振回路上的,会影响振荡频率。
当两个电容量相等时,反馈系数是
0.5,一般是可以满足振荡条件的,但如果不易起振或振荡不稳定可以减小输入端对地电容量,而增加输出端的值以提高反馈量。
一般来说,单片机晶振的电容一般都取固定值,至于原因,(相关阅读可以查看PINHUI品慧官网《单片机晶振电容为什么要取固定值》)