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原创 晶振的负载电容

2008-6-23 14:10 7752 1 6 分类: MCU/ 嵌入式
 



        晶体元件的负载电容是指在电路中跨接晶体两端的总的外界有效电容。是指晶振要正常震荡所需要的电容。一般外接电容,是为了使晶振两端的等效电容等于或接近负载电容。要求高的场合还要考虑ic输入端的对地电容。应用时一般在给出负载电容值附近调整可以得到精确频率。此电容的大小主要影响负载谐振频率和等效负载谐振电阻。


         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).就是说负载电容15pf的话,两边个接27pf的差不多了,一般a为6.5~13.5pF  
   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.


设计考虑事项


1.使晶振、外部电容器(如果有)与 IC之间的信号线尽可能保持最短。当非常低的电流通过IC晶振振荡器时,如果线路太长,会使它对 EMC、ESD 与串扰产生非常敏感的影响。而且长线路还会给振荡器增加寄生电容。
2.尽可能将其它时钟线路与频繁切换的信号线路布置在远离晶振连接的位置。
3.当心晶振和地的走线
4.将晶振外壳接地


        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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文章评论 5条评论)

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changwenbao_542404243 2010-7-23 15:39

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changwenbao_542404243 2010-4-23 18:30

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changwenbao_542404243 2010-4-23 18:27

如果购买的并联晶体谐振器的附载电容(CL)为20pF,晶体振荡器中所需的外接电容大小为: 外接电容可以通过下式近似计算:CL=((C1 x C2) / (C1 + C2)) + Cstray式中,Cstray是电路 中的杂散电容,通常为2~5pF。如果振荡频率偏高,外接电容应当大些,以降低频率;如果 振荡频率偏低,外接电容可以小些,这样可以将频率提高一些。附载电容为20pF的情况下,通过上式计算的C1和C2大约为27~33pF。 负载电容”是可参见其定义:Load Capacitance(负载电容)--与晶体一起决定负载谐振频率fL的有效外界电容,通常用CL表示。其数值与晶振旁并联或者串联的电容值以及和电路板整体误差相关。 实际中很多人说成是“匹配”电容。在不“匹配”的情况下,会造成频率的偏移。如果一概而论的话,差一个PF的负载电容,频率会偏差7-8个PPM。具体频率段区间不同相差得频率又多少有些区别。低频相差比较少,高频相差多,而如果是三次泛音的则基本影响不大。 晶振问题可来电咨询! 我公司是石英晶振专业生产商!若有需求,公司免费提供样品,提供技术支持!在应用的过程中,若效果不满意,公司无偿退货! 公司主要生产工业级、军品级和航天级晶振。工厂已经通过了ISO/TS/16949,ISO14001,和国军标GJB9001A-2001认证。 联系人:畅先生,13689542270 QQ:619018032,MSN:changwenbao@hotmail.com 网址:www.jf-crystal.com 北京晶宇兴科技有限公司

luostar 2009-2-13 09:53

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348321343_312582858 2008-12-29 13:32

正找这方面的资料,很不错,解释的很清楚,请允许在下转载你的文章.
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