单片机晶振电路的设计与计算

晶体和晶振?

有源晶振 叫 晶振(oscillation) 无源晶振叫晶体(crystal)

有源晶振:有极性 不需要外接负载电容 需要电源

无源晶振:没有极性 需要外接负载匹配电容 不需要电源

单片机 无源晶振外接的负载匹配电容如何计算?
大多数单片机芯片 对负载电容没有要求 具体要看数据手册.(对于没有负载电容要求的单片机 设计晶振电路时只需要考虑晶振的 负载电容即可)

而无源晶振 一般都会有负载电容的要求.

先看一下无源晶振 震荡电路的 等效电路

其中C1 为晶振的静态并联电容 晶振固有参数 C2 C3为外接的匹配电容

计算公式:
晶振负载电容 = [ (Cd*Cg)/Cd+Cg ] + Cs
Cs 是晶振的静态并联电容 即上图中的 C1(此值在晶振的数据手册可以看到,如下图C0)

Cd 和 Cg是 晶振两个脚对地的总电容.
Cd的组成 主要包括 准备外接的匹配电容C2 + PCB走线的寄生电容 Cpcb + 单片机内部的引脚电容 Cic
Cg的组成 主要包括 准备外接的匹配电容C3 + PCB走线的寄生电容 Cpcb + 单片机内部的引脚电容 Cic
Cic是单片机或集成电路内部的电容 (一般数据手册会给出,如下图 Cin 就是单片机内部的电容)

计算匹配电容
设晶振的匹配电容为12.5pf (晶振手册上都会有). 需要计算的匹配电容为 C2和C3
则
12.5 = [ (Cd*Cg)/Cd+Cg ] + Cs

设Cd Cg 相等
PCB走线的寄生电容 Cpcb 经验值为1pf
单片机内部的引脚电容 Cic 查手册得到 为5pf
Cs查手册可得到为 1.2pf
则
Cd/2 = Cg/2 = 12.5-1.2 = 11.3pf
Cd = Cg = 22.6pf
则
C2 = C3 = 22.6 - 1 - 5 = 16.6pf

选取 16pf 电容即可

粗略计算方法 C2 = C3 = 数据手册给出的负载电容值12.5pf 的 1.5倍.

测量: 晶振频率是否准确可以使用频率计进行测量,或者把电路板邮寄给晶振厂家,厂家会帮你做测量和晶振负载电容的匹配

最后

以上就是平常魔镜为你收集整理的单片机晶振电路的设计与计算的全部内容，希望文章能够帮你解决单片机晶振电路的设计与计算所遇到的程序开发问题。

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