 目录o 初识晶振 o 晶振工作原理 o 晶振的分类 o 晶振关键参数 o 无源晶振匹配电容计算 1 初识晶 振晶振犹如数字电路的心脏，一个稳定的时钟信号是系统稳定运行的必要保证。所谓的晶振一般是指晶体振荡器，是从石英晶体按照一定方位角切下薄片，也成为晶片。其外壳一般为金属外壳、玻璃壳、陶瓷壳或者塑料壳封装。  2 晶振工作原理 晶振主要是利用石英晶体的压电效应的电子元器件，在石英晶体两个表面分别涂上银层作为电极，即晶振的两个引脚。所谓的压电效应就是在晶体的两个电极上施加一个电场，石英晶体就会产生机械形变。如果在石英晶体两侧施加机械压力，就会产生电场，这种现象被称为压电效应。  在晶体的两个极上施加交变电压，晶片才能产生产生机械振动，同时晶片的振动又能产生交变电场。通常情况下，晶片的振幅以及交变电场的振幅都十分微小。但是当外加电场频率为某一特定频率时，振幅就会大幅度增加，这种现象称为压电谐振（类似于LC谐振）。谐振的频率与与晶体的几何形状以及尺寸强相关。 3 晶振的分类 晶振主要分为有源晶振（Oscillator）和无源晶振（Crystal）。具体见下：  4 晶振关键参数 § 负载电容 晶振有一个重要的参数，即负载电容CL（Load capacitance），它是电路中跨接晶体两端的总的有效电容 （不是晶振外接的匹配电容），主要影响负载谐振频率和等效负载谐振电阻，与晶体一起决定振荡器电路的工作频率，通过调整负载电容，就可以将振荡器的工作频率微调到标称值。负载电容值一般为18pF比较常见。 § 频偏 晶振频率偏差是指晶振输出的频率与其标称频率之间的差异，晶振频率偏差会影响整个电路的的工作稳定性和精度，因此在电路设计和制造中需要对晶振频率偏差进行合理的控制和调整。 产生频偏的主要原因是： o 晶振本身的制造误差，主要受设备精度影响。晶振在制造过程中因设备原因，通常会设定在一定频偏的误差范围下进行生产，所以晶体的频率和标称频谱会存在一定的偏差。 o 环境温度的变化，晶振的频率与环境温度也有关系，当环境温度发生变化时，晶振的频率也会发生相应的变化。这也是产品生产时关注生产车间温度恒定状况的一个重要因素。 o 电源电压的波动，晶体的频率与电源电压也有一定的关系，电源电压发生波动时，晶振的频率也会发生相应的变化。这个在产品的设计中，基本会提供稳定的电源电压，对晶振的选型基本没太大影响。 5 无源晶振匹配电容计算 匹配电容：匹配电容是连接到晶体振荡器的晶体单元上的电容。  匹配电容的计算公式为：  其中， o C1和C2是匹配电容； o CS是杂散电容（Stray Capacitance）,CS可以近似取3pF~5pF； o CL负载电容，一般由芯片直接提供； o C1和C2的电容相等。 案例分析：无源晶振的负载电容为18pF，匹配电容为多少比较合适？ 答：CS取5pF,则C1=C2=2 *（18pF-5pF）=26pF，我们一般就近取22pF。 另外。晶振相关内容在后续文章中也会有详细介绍。 |
