晶振旁外接電容的選擇 _知識百科

負載電容是指晶振要正常震蕩所需要的電容。換句話說，晶振的頻率就是在它提供的負載電容下測得的，能最大限度的保證頻率值的誤差。也能保證溫漂等誤差。晶振的負載電容值是已知數，在出廠的時候已經定下來。單片機晶振上兩個電容是晶振的外接電容，分別接在晶振的兩個腳上和對地的電容，一般在幾十皮發，在選擇外接電容的時候是根據晶振廠家提供的晶振要求選值的，一般外接電容是為了使晶振兩端的等效電容等于或接近負載電容。要求高的場合還要考慮ic輸入端的對地電容。然后根據確定的負載電容推算，外接電容會影響到晶振的諧振頻率和輸出幅度。
負載電容每個晶振都會有的參數例如：穩定度是多少PPN 負載電容是多少PF等...當晶振接到震蕩電路上在震蕩電路所引入的電容不符合晶振的負載電容的容量要求時震蕩電路所出的頻率就會和晶振所標的頻率不同。
那么，如何來選擇外接電容?
晶振的負載電容=[(Cd*Cg)/(Cd+Cg)]+Cic+△C式中Cd,Cg為分別接在晶振的兩個腳上和對地的電容,Cic(集成電路內部電容)+△C(PCB上電容)經驗值為3至5pf 。兩個電容的取值都是相同的，或者說相差不大，如果相差太大，容易造成諧振的不平衡，容易造成停振或者干脆不起振。一般晶振兩端所接電容是所要求的負載電容的兩倍。這樣并聯起來就接近負載電容了。比如負載電容15pf的話，兩邊個接27pf的差不多了。
從石英晶體諧振器的等效電路可知，它有兩個諧振頻率，即(1)當L、C、R支路發生串聯諧振時，它的等效阻抗最小(等于R) 。串聯揩振頻率用fs表示，石英晶體對于串聯揩振頻率fs呈純阻性， (2)當頻率高于fs時L、C、R支路呈感性，可與電容C 。發生并聯諧振，其并聯頻率用fd表示。
根據石英晶體的等效電路，可定性畫出它的電抗—頻率特性曲線。可見當頻率低于串聯諧振頻率fs或者頻率高于并聯揩振頻率fd時，石英晶體呈容性。僅在fs
在許可范圍內， C1,C2值越低越好。 C值偏大雖有利于振蕩器的穩定，但將會增加起振時間。在低功耗設計中晶體的選擇非常重要，尤其帶有睡眠喚醒的系統，往往使用低電壓以求低功耗。由于低供電電壓使提供給晶體的激勵功率減少，造成晶體起振很慢或根本就不能起振。這一現象在上電復位時并不特別明顯，上電時電路有足夠的擾動，很容易建立振蕩。在睡眠喚醒時，電路的擾動要比上電時小得多，起振變得很不容易。在振蕩回路中，晶體既不能過激勵(容易振到高次諧波上)也不能欠激勵(不容易起振) 。晶體的選擇應考慮以下幾個要素：諧振頻點、負載電容、激勵功率、溫度特性、長期穩定性。換句話說，晶振可靠性工作不僅受到外接電容的影響。對于外接電容的選擇，應根據晶振供應商提供的datasheet的數值選擇。在許可范圍內，外接電容值越低越好。容值偏大雖有利于振蕩器的穩定，但將會增加起振時間。有的晶振推薦電路甚至需要串聯電阻RS ，它一般用來來防止晶振被過分驅動。過分驅動晶振會漸漸損耗減少晶振的接觸電鍍，這將引起頻率的上升，造成頻率偏移，加速老化。
在實際電路中，也可以通過示波器觀察振蕩波形來判斷振蕩器是否工作在最佳狀態。工作良好的振蕩波形應該是一個漂亮的正弦波，峰峰值應該大于電源電壓的70% 。若峰峰值小于70% ，可適當減小外接電容。反之，若峰峰值接近電源電壓且振蕩波形發生畸變，則可適當增加電容。如果正弦波形的波峰，波谷兩端被削平，而使波形成為方形，則晶振被過分驅動。這時就需要用電阻RS來防止晶振被過分驅動。判斷電阻RS值大小的最簡單的方法就是串聯一個5k或10k的微調電阻，從0開始慢慢調高，一直到正弦波不再被削平為止。通過此辦法就可以找到最接近的電阻RS值。