本文中,小編將對晶振予以介紹,如果你想對它的詳細情況有所認識,或者想要增進對它的了解程度,不妨請看以下內容哦。
一、負載電容如何影響晶振的起振速度
負載電容會直接影響晶振的起振速度,是決定上電后時鐘多快穩(wěn)定的關鍵因素之一。
晶振起振,依賴外部電容與芯片內部反相器構成滿足相位和增益條件的振蕩環(huán)路。負載電容的大小,會改變環(huán)路的諧振相位、反饋強度和建立時間,從而加快或減慢起振過程。
當負載電容偏小時,回路總電容小,諧振點更易被激發(fā),反饋更強,晶振起振快、震蕩建立迅速。但電容過小會導致激勵過大,出現(xiàn)過驅動,長期易損傷晶片,甚至引發(fā)頻率不穩(wěn)或停振。
當負載電容偏大時,回路充放電時間變長,相位偏移增大,反饋增益降低,滿足振蕩條件更慢,表現(xiàn)為起振緩慢、時鐘建立時間長。若嚴重偏大,環(huán)路增益不足,還可能出現(xiàn)反復嘗試起振但無法穩(wěn)定維持,甚至完全不起振。
在實際電路中,負載電容不匹配還會與溫度、電壓波動疊加,進一步惡化起振特性:低溫下電容特性變化、上電瞬間電壓不穩(wěn),都會讓起振更慢、更不可靠。
因此,要保證起振快又穩(wěn)定,必須按晶振標稱負載電容精確匹配外接電容,既不能過大導致起振慢,也不能過小引發(fā)過驅動。合理的負載電容,才能讓晶振在上電后快速、可靠、穩(wěn)定地起振。
二、晶振的負載電容與哪些因素有關
晶振的負載電容并不是單一數(shù)值,而是由晶振本身、芯片內部、外部電路、PCB 布線四部分共同決定,是整個振蕩回路的總等效電容。
1、晶振自身額定負載電容 CL
這是廠家規(guī)定的標準工作條件,標注在晶振 datasheet 上(如 12pF、16pF、20pF)。只有外部電路總電容等于這個值,晶振才工作在標稱頻率。
2、芯片內部輸入電容
單片機、時鐘芯片的 OSC 引腳內部存在輸入電容(一般 2~5pF),會直接并入負載回路。不同芯片、不同工藝,內部電容不同,會直接影響實際負載大小。
3、外接電容 C1、C2
晶振兩端到地的兩個外置電容,是人為可調整的部分。它們串聯(lián)后參與構成負載電容,是電路設計中用來匹配 CL 的主要手段。
4、PCB 寄生電容
晶振引腳、走線、焊盤與地之間會產生雜散電容,一般 1~3pF。走線越長、面積越大、離地越近,寄生電容越大,會悄悄拉高總負載。
5、焊接與環(huán)境雜散電容
焊盤大小、助焊劑、附近器件的分布電容,也會帶來微小但不可忽略的電容增量。
6、溫度與電壓
溫度變化、電壓波動會輕微改變芯片與器件的介電常數(shù)與寄生參數(shù),使等效負載電容小幅浮動,進而影響頻率穩(wěn)定度。
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