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載電容的選擇。

一、晶體壓電效應(yīng)

石英晶體的化學式為二氧化硅(SiO?)，它具有壓電效應(yīng)。當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，即當對晶片兩端的電極施加電壓時，晶體會產(chǎn)生機械變形。

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，從而改善遠端相位噪聲;而較小的負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、負載電容

每個晶體的負載電容值是已知的。如果單片機(MCU)要求使用特定負載電容的諧振器，用戶需要精確匹配外部電容，以確保晶振正常工作。否則，可能會導致晶振不起振。32.768kHz晶體常用的負載電容有6、7、9、12.5pF。MHz晶體常見的負載電容有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. 負載電容：根據(jù)晶體的負載電容值，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，從而改善遠端相位噪聲;而較小的負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。