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标题:晶振和电容、电阻有什么关系

1楼
凯越翔电子 发表于:2017-6-30 15:07:09

晶振有很多参数,其中包括电容和电阻。这些参数究竟是什么,对晶振来说又有什么作用?

晶振的负载电容,负载电容是指晶振要正常震荡所需要的电容。一般外接电容,是为了使晶振两端的等效电容等于或接近负载电容。要求高的场合还要考虑ic输入端的对地电容。一般晶振两端所接电容是所要求的负载电容的两倍。这样并联起来就接近负载电容了。

晶振的负载电容=[(Cd*Cg)/(Cd+Cg)]+Cic+△C

 

各种逻辑芯片的晶振引脚可以等效为电容三点式振荡器晶振引脚的内部通常是一个反相器, 或者是奇数个反相器串联在晶振输出引脚XO和晶振输入引脚 XI 之间用一个电阻连接, 对于CMOS芯片通常是数M到数十M欧之间很多芯片的引脚内部已经包含了这个电阻, 引脚外部就不用接了这个电阻是为了使反相器在振荡初始时处与线性状态, 反相器就如同一个有很大增益的放大器, 以便于起振石英晶体也连接在晶振引脚的输入和输出之间, 等效为一个并联谐振回路, 振荡频率应该是石英晶体的并联谐振频率晶体旁边的两个电容接地, 实际上就是电容三点式电路的分压电容, 接地点就是分压点以接地点即分压点为参考点, 振荡引脚的输入和输出是反相的, 但从并联谐振回路即石英晶体两端来看, 形成一个正反馈以保证电路持续振荡在芯片设计时, 这两个电容就已经形成了, 一般是两个的容量相等, 容量大小依工艺和版图而不同, 但终归是比较小, 不一定适合很宽的频率范围外接时大约是数PF到数十PF, 依频率和石英晶体的特性而定需要注意的是: 这两个电容串联的值是并联在谐振回路上的, 会影响振荡频率当两个电容量相等时, 反馈系数是 0.5, 一般是可以满足振荡条件的, 但如果不易起振或振荡不稳定可以减小输入端对地电容量, 而增加输出端的值以提高反馈量

 

晶振输入输出连接的电阻作用是产生负反馈,保证放大器工作在高增益的线性区,同时起到限流的作用,防止反向器输出对晶振过驱动,损坏晶振。这个电阻是为了使本来为逻辑反相器的器件工作在线性区, 以获得增益, 在饱和区是没有增益的, 而没有增益是无法振荡的如果用芯片中的反相器来作振荡, 必须外接这个电阻, 对于CMOS而言可以是1M以上, 对于TTL则比较复杂, 视不同类型而定如果是芯片指定的晶振引脚, 如在某些微处理器中, 常常可以不加, 因为芯片内部已经制作了。

 

电阻的作用是将电路内部的反向器加一个反馈回路,形成放大器,当晶体并在其中会使反馈回路的交流等效按照晶体频率谐振,由于晶体的Q值非常高,因此电阻在很大的范围变化都不会影响输出频率。

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