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晶振負載電容的計算

更新時間:2017/6/14 17:55:39    閱讀:12332    分享此文章:
圖中CI,C2這兩個電容就叫晶振的負載電容,分別接在晶振的兩個腳上和對地的電容,一般在幾十皮法。它會影響到晶振的諧振頻率和輸出幅度,一般訂購晶振時候供貨方會問你負載電容是多少。

 

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。因此,晶振的數據表中規定12pF的有效負載電容要求在每個引腳XIN 與 XOUT上具有22pF(2 * 12pF = 24pF = 22pF 2pF 寄生電容)。 兩邊電容為Cg,Cd,負載電容為Cl, cl=cg*cd/(cg cd) a

就是說負載電容15pf的話,兩邊兩個接27pf的差不多了,

各種邏輯芯片的晶振引腳可以等效為電容三點式振蕩器。晶振引腳的內部通常是一個反相器, 或者是奇數個反相器串聯。在晶振輸出引腳 XO 和晶振輸入引腳 XI 之間用一個電阻連接, 對于 CMOS 芯片通常是數 M 到數十M 歐之間. 很多芯片的引腳內部已經包含了這個電阻, 引腳外部就不用接了。這個電阻是為了使反相器在振蕩初始時處于線性狀態, 反相器就如同一個有很大增益的放大器, 以便于起振. 石英晶體也連接在晶振引腳的輸入和輸出之間, 等效為一個并聯諧振回路, 振蕩頻率應該是石英晶體的并聯諧振頻率. 晶體旁邊的兩個電容接地, 實際上就是電容三點式電路的分壓電容, 接地點就是分壓點. 以接地點即分壓點為參考點, 振蕩引腳的輸入和輸出是反相的, 但從并聯諧振回路即石英晶體兩端來看, 形成一個正反饋以保證電路持續振蕩. 在芯片設計時, 這兩個電容就已經形成了, 一般是兩個的容量相等, 容量大小依工藝和版圖而不同, 但終歸是比較小, 不一定適合很寬的頻率范圍. 外接時大約是數 PF 到數十 PF, 依頻率和石英晶體的特性而定. 需要注意的是: 這兩個電容串聯的值是并聯在諧振回路上的, 會影響振蕩頻率. 當兩個電容量相等時, 反饋系數是 0.5, 一般是可以滿足振蕩條件的, 但如果不易起振或振蕩不穩定可以減小輸入端對地電容量, 而增加輸出端的值以提高反饋量. . 一般芯片的 Data sheet 上會有說明。

另外:

1、匹配電容-----負載電容是指晶振要正常震蕩所需要的電容。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。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。

2、負載電容是指在電路中跨接晶體兩端的總的外界有效電容。他是一個測試條件,也是一個使用條件。應用時一般在給出負載電容值附近調整可以得到精確頻率。此電容的大小主要影響負載諧振頻率和等效負載諧振電阻。

3、一般情況下,增大負載電容會使振蕩頻率下降,而減小負載電容會使振蕩頻率升高

4、負載電容是指晶振的兩條引線連接IC塊內部及外部所有有效電容之和,可看作晶振片在電路中串接電容。負載頻率不同決定振蕩器的振蕩頻率不同。標稱頻率相同的晶振,負載電容不一定相同。因為石英晶體振蕩器有兩個諧振頻率,一個是串聯揩振晶振的低負載電容晶振:另一個為并聯揩振晶振的高負載電容晶振。所以,標稱頻率相同的晶振互換時還必須要求負載電容一至,不能冒然互換,否則會造成電器工作不正常。

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