MCU振蕩電路晶體旁的電容是起什么作用的

振蕩電路用于實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC，對(duì)于這種振蕩電路只能用32.768KHZ 的晶體，晶體被連接在OSC3 與OSC4 之間而且為了獲得穩(wěn)定的頻率必須外加兩個(gè)帶外部電阻的電容以構(gòu)成振蕩電路。

32.768kHz的時(shí)鐘晶振產(chǎn)生的振蕩信號(hào)經(jīng)過石英鐘內(nèi)部分頻器進(jìn)行15次分頻后得到1HZ秒信號(hào)，即秒針每秒鐘走一下，石英鐘內(nèi)部分頻器只能進(jìn)行15次分頻，要是換成別的頻率的晶振，15次分頻后就不是1HZ的秒信號(hào)，時(shí)鐘就不準(zhǔn)了。32.768K=32768=2的15次方，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換比較方便、精確。

絕大多數(shù)的 MCU 愛好者對(duì) MCU 晶體兩邊要接一個(gè)22pF附近的電容不理解，因?yàn)檫@個(gè)電容有些時(shí)候是可以不要的。參考很多書籍，講解的很少，往往提到最多的是起穩(wěn)定作用，負(fù)載電容之類的話，都不是很深入理論的分析。問題是很多愛好者不去關(guān)心這兩個(gè)電容，他們認(rèn)為按參考設(shè)計(jì)做就行了，本人也是如此，直 到有一次一個(gè)手機(jī)項(xiàng)目就因?yàn)檫@個(gè)電容出了問題，損失了幾百萬之后，才開始真正的考慮這個(gè)電容的作用。其實(shí) MCU 的振蕩電路的真名叫“三點(diǎn)式電容振蕩電路”，請(qǐng)參考圖片。

晶體，相當(dāng)于三點(diǎn)式里面的電感，C1 和 C2 就是電容，5404 和 R1 實(shí)現(xiàn)一個(gè) NPN 的三 極管，大家可以對(duì)照高頻書里的三點(diǎn)式電容振蕩電路。接下來分析一下這個(gè)電路。

5404 必需要一個(gè)電阻，不然它處于飽和截止區(qū)，而不是放大區(qū)，R1 相當(dāng)于三極管的偏置作用，讓 5404 處于放大區(qū)域，那么 5404 就是一個(gè)反相器，這個(gè)就實(shí)現(xiàn)了 NPN 三極管的作用， NPN 三極管在共發(fā)射極接法時(shí)也是一個(gè)反相器。

接下來用通俗的方法講解一下這個(gè)三點(diǎn)式振蕩電路的工作原理，大家也可以直接看書。大家知道一個(gè)正弦振蕩電路要振蕩的條件是，系統(tǒng)放大倍數(shù)大于 1，這個(gè)容易實(shí)現(xiàn)，相位滿足 360°，接下來主要講解這個(gè)相位問題：5404 因?yàn)槭欠聪嗥?，也就是說實(shí)現(xiàn)了 180°移相，那么就需要 C1，C2 和 Y1 實(shí)現(xiàn) 180°移相 就可以，恰好，當(dāng) C1，C2，Y1 形成諧振時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn) 180 移相，這個(gè)大家最簡單的可以以地作為參考，諧振的時(shí)候，C1、C2 上通過的電流一樣，地在 C1、C2 中間，所以恰好電壓相反，實(shí)現(xiàn) 180 移相。當(dāng) C1增大時(shí)，C2 端的振幅增強(qiáng)，當(dāng) C2 降低時(shí)，振幅也增強(qiáng)。

有些時(shí)候 C1，C2 不焊也能起振，這個(gè)不是說沒有 C1，C2，而是因?yàn)?a href="http://ttokpm.com/v/tag/137/" target="_blank">芯片引腳的分布電容 引起的，因?yàn)楸緛磉@個(gè) C1，C2 就不需要很大，所以這一點(diǎn)很重要。接下來分析這兩個(gè)電容 對(duì)振蕩穩(wěn)定性的影響。因?yàn)?7404 的電壓反饋是靠 C2 的，假設(shè) C2 過大，反饋電壓過低，這個(gè)也是不穩(wěn)定，假設(shè) C2 過小，反饋電壓過高，儲(chǔ)存能量過少，容易受外界干擾，也會(huì)輻射影響外界。

C1 的作用 對(duì) C2 恰好相反。因?yàn)槲覀儾及宓臅r(shí)候，假設(shè)雙面板，比較厚的，那么分布電容的影響不是 很大，假設(shè)在高密度多層板時(shí)，就需要考慮分布電容，尤其是 VCO 之類的振蕩電路，更應(yīng) 該考慮分布電容。

有些用于工控的項(xiàng)目，建議不要用晶體的方法振蕩，二是直接接一個(gè)有源的晶振 很多時(shí)候大家會(huì)用到 32.768K 的時(shí)鐘晶體來做時(shí)鐘，而不是用單片機(jī)的晶體分頻后來做時(shí)鐘，這個(gè)原因很多人想不明白，其實(shí)這個(gè)跟晶體的穩(wěn)定度有關(guān)，頻率越高的晶體，Q 值一般難以做高，頻率穩(wěn)定度不高，32.768K的晶體穩(wěn)定度等各方面都不錯(cuò)，形成了一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)， 比較容易做高。

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