无源晶振为什么需要匹配电容才能起振?

KOAN晶振 2023-03-03 17:31

为了满足谐振条件让晶振起振正常工作,无源晶振电路还需要两个电容。其电路设计可以参考皮尔斯振荡器电路。


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晶体压电效应

石英晶体的化学式为二氧化硅。当石英晶体受到压力,表面会产生电荷。对晶片两端的电极施加电压时,晶体会产生机械变形。这被称为压电效应。更多:《无源晶振工作原理


配图为陶瓷面谐振器: KX502

更多:《陶瓷晶振和石英晶振的区别》


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皮尔斯电路

皮尔斯电路是射极接地的并联振荡电路;皮尔斯振荡器Pierce Oscillator是晶体X1两端的引脚和单片机内部的放大器(Amp),再匹配电容C1和C2,以及电路Rf和Rd组成的。


皮尔斯振荡器电路工作有效且稳定。更多:《皮尔斯振荡电路设计和晶振选型》




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负载电容

每个晶体的负载电容值是已知的。如果MCU写明需要特定负载电容的谐振器,用户仍需要精准匹配外部电容使其正常工作,否则可能会导致不起振。


32.768kHz晶体常用的负载电容有6,7,9,12.5pF。MHz晶体常见的有8,9,12,15,18,20pF。根据负载电容选择匹配电容C1和C2:


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匹配电容

杂散电容Cstray的值一般为4~6pF,大小值取决于电路的走线布局,处理器的引脚电容等。通常匹配电容相等:

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除了基本的谐振器和振荡器,KOAN晶振有低功耗,小尺寸,差分输出,超高频,低相噪低抖动,防电磁干扰等晶振可供选择。


KOAN晶振公司配备了E5052B信号分析仪器、S&A280B、S&A250B测试仪器,以及高低温箱,抗冲击试验设备。我们能够检测在温度、负载和功率电压变化条件下的频率稳定性。


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