晶振電路的電容還不會算？PCB不知道怎么布局走線？看過來！

核桃設(shè)計分享 2024-10-29 13:21 841 閱讀 5 贊 7 收藏 0 評論

在開始之前，我們先理清楚“晶體”和“晶振”這兩個概念的區(qū)別！為什么要提著一嘴呢？

因為我發(fā)現(xiàn)身邊的工程師基本上都把“晶體”叫成“晶振”了，估計是工作環(huán)境的影響，慢慢的潛移默化了，大家都習慣了，包括本文的題目其實應(yīng)該叫“晶體電路”的，但為了大伙能適應(yīng)自己的習慣，就索性不改過來了，心里有個概念就行！

根據(jù)概念區(qū)分如下：（來自網(wǎng)絡(luò)，這段可以不用細看）

晶體（Crystal）通常簡稱為XTAL，是無源晶體（Passive Crystal），需要依賴外部電路來產(chǎn)生時鐘信號。它有兩個引腳，一般直插兩個腳的無極性元件，沒有方向性，可以正向或反向焊接。晶體本身無法振蕩，需要外部電路提供激勵信號才能產(chǎn)生振蕩。

晶振（Crystal Oscillator）通常簡稱為XO，是有源晶振（Active Crystal Oscillator），只需通電即可振蕩并輸出時鐘信號，因為其內(nèi)部已經(jīng)集成了振蕩電路。它至少有三個引腳，包括電源、地和時鐘輸出，有時還會有一個壓控腳。晶振有方向性，焊反則信號無法傳至芯片。有源晶振內(nèi)部集成了激勵電路，可以直接連接到電路中，產(chǎn)生所需的振蕩信號。

所以，我們常見的“晶振電路”其實都是“晶體電路”（如下圖1和2所示）

為了能適應(yīng)各位的閱讀習慣，本文暫時還是以“晶振電路”這個名稱展開！

圖1

圖2

疑問：那圖1和圖2中的兩個電容是怎么來的？我們首先要看的是晶振的手冊

先看11.0592MZH的

圖3

再看8MZH的

圖4

再圖3和圖4中重點關(guān)注兩個參數(shù)：

（1）負載電容CL

（2）靜態(tài)電容Co

在解釋這兩個參數(shù)有何用時，我們需要了解一下晶振的等效模型，如下圖5所示：

圖5

其中：

Inverter：芯片內(nèi)部的反向放大器

Crystal：無源晶體

C1,C2：正是我們要計算的匹配電容

Rf：反饋電阻

那我們需要計算的就是C1和C2的值。

根據(jù)負載電容的計算公式：

一般在實際使用中C1都會等于C2。C1=C2

Cs為晶振的引腳寄生電容，一般無法抵消，只能減少，不同廠家的晶振這個值也有所不同，一般取2pF~5pF。

故：CL=(C1²/2C1)+Cs C1=2(CL-Cs) ---公式1

我們按照公式1計算一下如下圖1的電容。由晶振手冊可知CL=12pF，Cs≈Co 手冊中寫著最大是7pF，我們一般取2pF~5pF，其中芯片端引腳，還有PCB走線的寄生電容，由于比例很少我們可以忽略不計，當然，如果想精確計算，也可以加進去，但加進去的意義不大，無論怎樣，算出來的值都只能是作為參考，使用時還得看實際電路的具體表現(xiàn)來適當?shù)恼{(diào)節(jié)匹配電容的大小。

C1=C2=2*(12pF-2pF)=20pF 取Cs=2pF 考慮到PCB走線和芯片引腳的寄生電容，故選擇常規(guī)值22pF。