晶振電路兩端的電容為什么一樣？

晶振電路兩端的電容為什么一樣嗎？選擇這兩個(gè)電容，有什么標(biāo)準(zhǔn)呢？

在回答問題前， 我們先來學(xué)習(xí)晶振的本質(zhì)——從無到有的LC振蕩電路。如下圖就是典型的振蕩電路：

先來仿真，看看結(jié)果——電路開始振蕩了

怎么樣做到從無到有呢？ 接下來就給大家分析振蕩電路工作原理：

本文中振蕩電路的類型是Copitts振蕩電路。電路由直流12v供電，經(jīng)過電阻，電感，電容、BJT這些器件，怎么就得到一個(gè)穩(wěn)定的正弦波？這里就要提到BJT的熱噪聲。熱噪聲的頻率從幾Hz到GHz都有可能，所以從無到有的無并不是沒有的意思，而是指無限可能。在無限多的頻率信號(hào)中，讓電路輸出一個(gè)穩(wěn)定的固定頻率的波形，上圖振蕩電路的頻率是3.9KH。那么BJT的熱噪聲頻率如何選出來，放大，到穩(wěn)定呢？重點(diǎn)在LC振蕩電路：

圖中的電容C3和C4的作用是反饋，和電感組成LC諧振電路（LC-tank）。從BJT晶體管輸出的信號(hào)頻率很多，只有3.9KHz的信號(hào)使得LC振蕩電路的阻抗最小，信號(hào)就可以反饋到晶體管的輸入端。而其他頻率的信號(hào)在經(jīng)過LC電路時(shí)，始終存在較大的阻抗，從而無法反饋給輸入端。對(duì)于所有信號(hào)來說，肯定是阻礙最小的信號(hào)優(yōu)先通過。

到輸入端的信號(hào)，經(jīng)過BJT晶體管得到放大，如此循環(huán)。當(dāng)然不可能永遠(yuǎn)的放大，如何讓這個(gè)信號(hào)穩(wěn)定下來呢？假設(shè)晶體管的放大倍數(shù)是A，經(jīng)過電容C3,C4衰減為f，當(dāng)A*f=1的時(shí)候，電路就穩(wěn)定了。

那要滿足什么條件，才能穩(wěn)定振蕩呢？

• 條件1：A*f=1
• 條件2：LC振蕩電路的諧振阻抗為0 ，即XC3+XC4+XL2=0

總結(jié)得出， 一定要牢記的知識(shí)點(diǎn) ：copitts振蕩電路最關(guān)鍵的點(diǎn)是C3和C4的容抗比值等于BJT的放大倍數(shù)，詳細(xì)的推導(dǎo)過程下拉文末查看視頻。因此選擇C3和C4是非常重要的步驟。C3和C4的電容值不能有較大變化，必須保持穩(wěn)定。這時(shí)候，我們通常會(huì)選擇C0G等級(jí)的電容，至于為什么選擇C0G級(jí)的電容，在文末的視頻中也做了詳解。

以上便是振蕩電路基本說明。接下來我們看看電路里，比如STM32的晶振電路的情況，如下圖：

我們通常選擇C1和C2時(shí)，會(huì)使用容值12pF或30pF。為什么要選擇一樣的電容呢？如果是有源的晶振，一般我們就只用一個(gè)引腳輸入。MCU在穩(wěn)定之前，使用的是內(nèi)部的RC振蕩電路，這里就不給大家詳細(xì)的分析了。在穩(wěn)定之后，MCU才開始使用外部產(chǎn)生的時(shí)鐘。

C1=C2取決于晶振內(nèi)部的等效電路，如下圖：

晶振內(nèi)部復(fù)雜的等效電路，很有可能會(huì)產(chǎn)生串聯(lián)諧振或并聯(lián)諧振。這時(shí)，通常情況下，添加兩個(gè)電容，和晶振一起構(gòu)建一個(gè) LC振蕩電路 。換一種說法， LC振蕩電路就是晶振電路的本質(zhì) 。

晶振電路中的電容如何選擇