無源晶振為什么需要匹配電容才能起振？

晶發(fā)電子專注17年晶振生產(chǎn),晶振產(chǎn)品包括石英晶體諧振器、振蕩器、貼片晶振、32.768Khz時鐘晶振、有源晶振、無源晶振等，產(chǎn)品性能穩(wěn)定,品質(zhì)過硬,價格好,交期快.國產(chǎn)晶振品牌您值得信賴的晶振供應(yīng)商。

在電子電路中，無源晶振(晶體諧振器)是提供穩(wěn)定時鐘信號的常用元件。為了滿足諧振條件，使晶振能夠正常工作，無源晶振電路通常需要兩個電容。本文將介紹晶振電路設(shè)計中的皮爾斯振蕩器電路和負(fù)載電容的選擇。

一、晶體壓電效應(yīng)

石英晶體的化學(xué)式為二氧化硅(SiO?)，它具有壓電效應(yīng)。當(dāng)石英晶體受到壓力時，其表面會產(chǎn)生電荷，并且這種效應(yīng)是可逆的，即當(dāng)對晶片兩端的電極施加電壓時，晶體會產(chǎn)生機(jī)械變形。

在晶振中，石英晶體是關(guān)鍵元件。晶振的頻率穩(wěn)定性受多種因素影響，其中包括與晶振相關(guān)的電容選擇。較大的匹配電容可以提高振蕩電路的在線?Q?值，從而改善遠(yuǎn)端相位噪聲;而較小的負(fù)載電容則有利于減少近端相位噪聲。

二、皮爾斯電路

皮爾斯電路是一種射極接地的并聯(lián)振蕩電路。皮爾斯振蕩器(Pierce?Oscillator)由晶體X1兩端的引腳、單片機(jī)內(nèi)部的放大器(Amp)、匹配電容C1和C2，以及電路中的Rf和Rd組成。皮爾斯振蕩器電路工作有效且穩(wěn)定，廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中。

三、負(fù)載電容

每個晶體的負(fù)載電容值是已知的。如果單片機(jī)(MCU)要求使用特定負(fù)載電容的諧振器，用戶需要精確匹配外部電容，以確保晶振正常工作。否則，可能會導(dǎo)致晶振不起振。32.768kHz晶體常用的負(fù)載電容有6、7、9、12.5pF。MHz晶體常見的負(fù)載電容有8、9、12、15、18、20pF。?

四、匹配電容

雜散電容Cstray的值一般為4~6pF，大小取決于電路的走線布局、處理器的引腳電容等。通常，匹配電容C1和C2應(yīng)相等，以確保電路的對稱性和穩(wěn)定性。

在選擇匹配電容時，需要考慮以下因素：

1. 負(fù)載電容：根據(jù)晶體的負(fù)載電容值，選擇合適的匹配電容C1和C2。

2. 雜散電容：考慮電路中的雜散電容Cstray，確保匹配電容與雜散電容之和接近晶體的負(fù)載電容。

3. 頻率穩(wěn)定性：匹配電容的選擇會影響晶振的頻率穩(wěn)定性。較大的匹配電容可以提高振蕩電路的在線Q值，從而改善遠(yuǎn)端相位噪聲;而較小的負(fù)載電容則有利于減少近端相位噪聲。

4. 設(shè)計靈活性：在選擇匹配電容時，還需要考慮電路板空間和成本等因素。

總之，晶振電路設(shè)計中的皮爾斯振蕩器和負(fù)載電容的選擇對于確保晶振的正常工作和穩(wěn)定性至關(guān)重要。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)具體需求選擇合適的匹配電容，以滿足電路的性能要求。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，對晶振電路設(shè)計的要求也將不斷提高，設(shè)計人員需要不斷創(chuàng)新，以滿足市場需求。