晶体振荡器的负载电容

晶振电路其实是个电容三点式振荡电路
 有人说是负载电容，是用来纠正晶体的振荡频率用的；有人说是启振电容；有人说起谐振作用的。

 电容与内部电路共同组成一定频率的振荡，这个电容是硬连接，固定频率能力很强，其他频率的干扰就很难进来了。

 讲的通俗易懂一点，用一个曾经听过的笑话来比喻，大概意思就是本飞机被我劫持了，其他劫持者等下次吧。

这个电容就是本次劫机者。

 晶振电路其实是个电容三点式振荡电路，输出是正玄波晶体等效于电感，加两个槽路分压电容，输入端的电容越小，正反馈量越大。

负载电容每个晶
振都会有的参数，例如稳定度是多少PPM，部分人会称之为频差，单位都是PPM，负载电容是多少PF等。

当晶振接到震荡电路上在震荡电路所引入的
电容不符合晶振的负载电容的容量要求时震荡电路所出的频率就会和晶振所
标的频率不同
 再举例说明。

晶体振荡器基础知识单选题100道及答案解析1. 晶体振荡器的核心部件是（）A. 晶体B. 电容C. 电感D. 电阻答案：A解析：晶体振荡器中起关键作用的是晶体，其具有稳定的谐振频率。

2. 晶体振荡器的主要优点是（）A. 频率稳定度高B. 输出功率大C. 成本低D. 易于调试答案：A解析：晶体振荡器相比其他振荡器，最突出的优点就是频率稳定度高。

3. 晶体在振荡器中起到（）A. 放大作用B. 选频作用C. 滤波作用D. 调制作用答案：B解析：晶体的特性使其在振荡器中主要起到选频作用，确定振荡频率。

4. 常见的晶体振荡器类型不包括（）A. 皮尔斯振荡器B. 考毕兹振荡器C. 哈特莱振荡器D. 克拉泼振荡器答案：C解析：哈特莱振荡器不是常见的晶体振荡器类型。

5. 晶体振荡器的频率取决于（）A. 晶体的尺寸B. 晶体的材料C. 晶体的切割方式D. 以上都是答案：D解析：晶体的尺寸、材料和切割方式都会影响其振荡频率。

6. 以下哪种因素对晶体振荡器的频率稳定性影响最小（）A. 温度B. 电源电压C. 负载电容D. 布线电感答案：D解析：布线电感对晶体振荡器频率稳定性的影响相对较小，温度、电源电压和负载电容的影响较大。

7. 晶体振荡器输出的波形通常是（）A. 正弦波B. 方波C. 三角波D. 锯齿波答案：A解析：晶体振荡器一般输出正弦波。

8. 为提高晶体振荡器的频率，可采取的方法是（）A. 减小晶体的负载电容B. 增大晶体的负载电容C. 增加晶体的串联电阻D. 减少晶体的串联电阻答案：A解析：减小晶体的负载电容可以提高晶体振荡器的频率。

9. 晶体振荡器的起振条件是（）A. 环路增益大于1B. 环路增益小于1C. 环路增益等于1D. 环路增益为0答案：A解析：环路增益大于1 是振荡器起振的条件。

10. 晶体振荡器的相位平衡条件是（）A. 反馈信号与输入信号同相B. 反馈信号与输入信号反相C. 反馈信号超前输入信号90 度 D. 反馈信号滞后输入信号90 度答案：A解析：相位平衡条件要求反馈信号与输入信号同相。

晶体振荡器起振条件
晶体振荡器是一种产生电信号的器件，常用于电子设备中作为时钟信号源。

其工作原理是利用晶体的谐振特性，将其振荡频率转化为电信号输出。

在晶体振荡器中，起振条件是保证振荡器能够稳定工作的重要因素。

起振条件是指在振荡器中，产生的振荡信号能够保持稳定，不会因为外界干扰或其它因素而失去振荡的状态。

晶体振荡器的起振条件包括以下几个方面：
1. 振荡回路的增益大于1
在振荡回路中，信号的放大程度必须大于1，这样才能保证信号能够持续放大，并最终达到稳定的振荡状态。

如果放大程度小于1，则信号会逐渐衰减，最终失去振荡状态。

2. 振荡回路的相移为360度
在振荡回路中，信号的相位必须满足360度的要求，这样才能保证信号能够持续放大，并最终达到稳定的振荡状态。

如果相位不满足360度的要求，则信号会出现波形畸变，最终失去振荡状态。

3. 振荡回路的共振频率与晶体的谐振频率相同
在振荡回路中，晶体的谐振频率必须与振荡回路的共振频率相同，
这样才能保证信号能够持续放大，并最终达到稳定的振荡状态。

如果晶体的谐振频率与共振频率不同，则信号会出现波形畸变，最终失去振荡状态。

4. 振荡回路的负载电容与晶体的谐振电容相同
在振荡回路中，负载电容必须与晶体的谐振电容相同，这样才能保证信号能够持续放大，并最终达到稳定的振荡状态。

如果负载电容与谐振电容不同，则信号会出现波形畸变，最终失去振荡状态。

晶体振荡器的起振条件是保证振荡器能够稳定工作的重要因素。

只有在满足起振条件的情况下，振荡器才能产生稳定的振荡信号，为电子设备提供准确可靠的时钟信号。

有源晶振（Oscillator）和⽆源晶振（Crystal）⽆源晶振有⼀个参数叫做负载电容（Load capacitance），负载电容是指在电路中跨接晶振两端的总的外界有效电容。

负载电容是⼯作条件，即电路设计时要满⾜负载电容等于或接近晶振数据⼿册给出的数值才能使晶振按预期⼯作。

⼀般情况下，增⼤负载电容会使振荡频率下降，⽽减⼩负载电容会使振荡频率升⾼。

通过初步的计算发现CL改变1pF，Fx可以改变⼏百Hz。

相关知识点:⼀、什么是负载电容？负载是指连接在电路中的电源两端的电⼦元件负载包括容性负载、阻性负载和感性负载三种。

电路中不应没有负载⽽直接把电源两极相连，此连接称为短路。

常⽤的负载有电阻、引擎和灯泡等可消耗功率的元件。

不消耗功率的元件，如电容，也可接上去，但此情况为断路。

容性负载的含义是指具有电容的性质（充放电，电压不能突变）即和电源相⽐当负载电流超前负载电压⼀个相位差时负载为容性(如负载为补偿电容)。

负载电容是指晶振的两条引线连接ＩＣ块内部及外部所有有效电容之和，可看作晶振在电路中串接了⼀个电容。

图中CI,C2这两个电容就叫晶振的负载电容,分别接在晶振的两个脚上和对地的电容，⼀般在⼏⼗⽪法它会影响到晶振的谐振频率和输出幅度，⼀般订购晶振时候供货⽅会问你负载电容是多少。

晶振的负载电容=[(C1*C2)/(C1+C2)]+Cic+△C式中C1,C2为分别接在晶振的两个脚上和对地的电容,Cic内部电容+△CPCB上电容经验值为3⾄5pf。

因此晶振的数据表中规定12pF的有效负载电容要求在每个引脚XIN 与 XOUT上具有22pF 2 * 12pF = 24pF = 22pF + 2pF 寄⽣电容。

两边电容为C1,C2,负载电容为：Cl,Cl=cg*cd/(cg+cd)+a就是说负载电容15pf的话两边两个接27pf的差不多了。

各种的晶振引脚可以等效为电容三点式。

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。

晶振等效电路中的各个参数
在晶振的等效电路中，有几个重要的参数，包括：
1. 谐振频率（Resonance Frequency）：晶振的谐振频率是指在晶体的压电效应下，电路中产生的机械振动的频率。

这个频率是晶振的主要特性，通常以 MHz 或 kHz 为单位表示。

2. 负载电容（Load Capacitance）：负载电容是指与晶振并联的电容，它会影响晶振的谐振频率和工作稳定性。

负载电容的大小需要根据具体的晶振规格和应用要求来选择。

3. 动态电阻（Dynamic Resistance）：动态电阻是指晶振在谐振频率下的等效电阻。

它反映了晶体在振动过程中的能量损耗，动态电阻的值越小，晶振的能量损耗就越小，效率就越高。

4. 激励电平（Excitation Level）：激励电平是指晶振所需的最小驱动功率。

晶振需要一定的激励电平时才能正常工作，如果激励电平过低，晶振可能无法起振或工作不稳定。

5. 品质因数（Quality Factor）：品质因数是衡量晶振谐振特性的参数，它反映了晶振的频率选择性和能量损耗。

品质因数越高，晶振的频率稳定性和抗干扰能力就越强。

这些参数对于晶振的设计、选择和应用非常重要。

在实际使用中，需要根据具体的应用需求和晶振规格来确定合适的参数值，以确保晶振能够正常工作并满足性能要求。

如果你需要更详细的关于晶振等效电路中各个参数的信息，建议查阅相关的技术资料或咨询专业的工程师。

晶振与匹配电容的总结 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998匹配电容-----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。

2．负载电容是指在电路中跨接晶体两端的总的外界有效电容。

他是一个测试条件，也是一个使用条件。

应用时一般在给出负载电容值附近调整可以得到精确频率。

此电容的大小主要影响负载谐振频率和等效负载谐振电阻。

3．一般情况下，增大负载电容会使振荡频率下降，而减小负载电容会使振荡频率升高4．负载电容是指晶振的两条引线连接IC块内部及外部所有有效电容之和，可看作晶振片在电路中串接电容。

负载频率不同决定振荡器的振荡频率不同。

标称频率相同的晶振，负载电容不一定相同。

因为石英晶体振荡器有两个谐振频率，一个是串联揩振晶振的低负载电容晶振：另一个为并联揩振晶振的高负载电容晶振。

所以，标称频率相同的晶振互换时还必须要求负载电容一至，不能冒然互换，否则会造成电器工作不正常。

一份电路在其输出端串接了一个22K的电阻，在其输出端和输入端之间接了一个10M的电阻，这是由于连接晶振的芯片端内部是一个线性运算放大器，将输入进行反向180度输出，晶振处的负载电容电阻组成的网络提供另外180度的相移，整个环路的相移360度，满足振荡的相位条件，同时还要求闭环增益大于等于1，晶体才正常工作。

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，一般在M欧级，输出端的电阻与负载电容组成网络，提供180度相移，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。

和晶振串联的电阻常用来预防晶振被过分驱动。

晶振过分驱动的后果是将逐渐损耗减少晶振的接触电镀，这将引起频率的上升，并导致晶振的早期失效，又可以讲drive level调整用。

第一步：增益裕量(Gainmargin)计算π 3.14晶振手册：F=32768Hz C0=2pFCL=6pF ESR(R1)=50000ΩSTM32手册：gm=5μA/V（选择单位）gm单位：μA/V(Oscillator transconductance)mA/V结果：gmcrit= 5.420E-07=0.54204μA/Vgainmargin=9.22第二步：外部负载电容的计算Cs=3pF注：一般取2~75~6CL1=CL2= 6.0pF第三步：驱动级别及外部电阻的计算对于32kHz的振荡器来说，一般不推荐使用外部限流电阻(译注：因为LSE的常见问题是振荡器ESR是指晶振的等效串联电阻(其值由晶振制造商给出)：IQ是流过晶振电流的均方根有效值，使用示波器可观测到其波形为正弦波。

电流值可使用峰－峰值(IPP)。

当使用电流探头时(如图6)，示波器的量程比例可能需要设置为1m 图6 使用电流探头检测晶振驱动电流。

注：分路电容（shunt capacitance）低频（32K）高频SE的常见问题是振荡器驱动能力不足而非晶振被过分驱动)比例可能需要设置为1mA/1mV。

IQMAX均方根有效值(假设流过晶振的电流波形为正弦波)。

AXPP 表达式如下：荡器起振条件将得不到满足从而无法正常工作。

重新计算Gainmargin 。

重新回到第一步。

确保振荡器的起振点在基频上，而不是在其他晶振制造商的给定值，外部电阻RExt是必需的，用以推荐使用RExt了，它的值可以是0Ω。

意到RExt和CL2构成了一个分压/滤波器，考虑通带宽度用电位器来代替RExt，RExt值可预设为CL2的位器的值即是CL2值。

t值对起振条件没有影响。

例如，RExt值的值。

晶振频率计算
晶振频率是指晶体振荡器发出的振荡信号频率，通常用赫兹（Hz）作为单位进行表示。

计算晶振频率可以通过以下步骤完成：
1. 确定晶振器的晶体谐振频率。

晶体谐振频率是指晶体在无耗损情况下振动系统的固有频率。

该值通常由晶振器制造商提供，也可以通过实验测量获得。

2. 计算晶振器的负载电容。

负载电容是指晶振器在运行时需要连接的外部电容。

该值通常由晶振器制造商提供，也可以通过实验测量获得。

3. 计算晶振频率。

晶振频率的计算公式为：f = 1 / (2π√(LC))，其中f为晶振频率，L为晶体谐振电感，C为负载电容。

需要注意的是，实际上晶振器的频率可能受到外界干扰以及温度变化等因素的影响，因此计算出的频率仅供参考。

同时，为保证晶振器的正常工作，需要根据实际需求选择适合的晶振器型号和负载电容。

⽯英晶体振荡器⽯英晶体振荡器⽯英晶体振荡器是⼀种⽤于频率稳定和选择频率的电⼦器件，它的主要作⽤是提供频率基准，由于它具有⾼稳定的物理化学性能、极⼩的弹性震动损耗以及频率稳定度⾼的特点，因此被⼴泛⽤于远程通信、卫星通信、移动电话系统、全球定位系统（GPS）、导航、遥控、航空航天、⾼速计算机、精密计测仪器及消费类民⽤电⼦产品中，是⽬前其它类型的振荡器所不能替代的.⼀、⽯英晶体谐振器的结构、振荡原理1、⽯英晶体振荡器的结构⽯英晶体振荡器是利⽤⽯英晶体（⼆氧化硅的结晶体）的压电效应制成的⼀种谐振器件，它的基本构成⼤致是：从⼀块⽯英晶体上按⼀定⽅位⾓切下薄⽚（简称为晶⽚，它可以是正⽅形、矩形或圆形等），在它的两个对应⾯上涂敷银层作为电极，在每个电极上各焊⼀根引线接到管脚上，再加上封装外壳就构成了⽯英晶体谐振器，简称为⽯英晶体或晶体、晶振。

其产品⼀般⽤⾦属外壳封装，也有⽤玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。

下图是⼀种⾦属外壳封装的⽯英晶体结构⽰意图。

2、压电效应若在⽯英晶体的两个电极上加⼀电场，晶⽚就会产⽣机械变形。

反之，若在晶⽚的两侧施加机械压⼒，则在晶⽚相应的⽅向上将产⽣电场，这种物理现象称为压电效应。

如果在晶⽚的两极上加交变电压，晶⽚就会产⽣机械振动，同时晶⽚的机械振动⼜会产⽣交变电场。

在⼀般情况下，晶⽚机械振动的振幅和交变电场的振幅⾮常微⼩，但当外加交变电压的频率为某⼀特定值时，振幅明显加⼤，⽐其他频率下的振幅⼤得多，这种现象称为压电谐振，它与LC回路的谐振现象⼗分相似。

它的谐振频率与晶⽚的切割⽅式、⼏何形状、尺⼨等有关。

⼆、⽯英晶体振荡器的等效电路与谐振频率1、等效电路⽯英晶体谐振器的等效电路如下图所⽰。

当晶体不振动时，可把它看成⼀个平板电容器称为静电电容Co，它的⼤⼩与晶⽚的⼏何尺⼨、电极⾯积有关，⼀般约⼏个PF到⼏⼗PF。

当晶体振荡时，机械振动的惯性可⽤电感L1来等效。

⼀般L1的值为⼏⼗mH 到⼏百mH。

晶振手册中的负载电容晶振的负载电容是指晶振电路中用来对晶体振荡器的振动特性进行调整的电容器。

在晶振电路中，负载电容是非常重要的，它直接影响着晶振器的频率稳定性和振荡幅度。

晶振的频率主要取决于晶振器内部的振动特性和外部电路的负载特性。

在实际应用中，为了使晶振器的工作频率稳定，通常会在晶振器的输出引脚和地之间串联一个负载电容C1和串联一个反馈电容C2。

负载电容的作用是增加晶振电路的负载，从而保证振荡幅度稳定。

当晶振器输出信号经过负载电容时，负载电容所形成的电容网络就对晶体振荡器的振动特性进行调整。

如果负载电容的大小不合适，振荡信号就会出现频率偏移，导致晶振器的频率稳定性降低。

负载电容的大小可以通过实验和计算来确定。

实验方法是通过改变负载电容的大小，观察晶振器的输出波形，确定稳定频率的大小。

计算方法是通过计算晶振器的特性参数，根据公式来计算出负载电容的大小。

一般来说，负载电容的大小和晶振器的频率有关，因此在选择负载电容时要考虑晶振器的频率范围。

此外，还要考虑晶振器的工作环境和应用要求。

例如，一些应用场合需要晶振器具有较高的频率稳定性和抗震能力，因此需要使用高精度的负载电容和抗震负载电容。

在实际应用中，负载电容的选择和布局也非常重要。

一般来说，负载电容应该尽量靠近晶振器，以减小电路中的干扰和噪声。

此外，还应该选择尽量小的负载电容，以减少负载电容对信号的衰减和延迟。

总之，负载电容是晶振电路中非常重要的组成部分，直接关系到晶振器的性能和稳定性。

因此，在选用和布局负载电容时，应该根据实际应用要求和晶振器的特性进行调整，以保证晶振器的工作性能和稳定性。

外界电容与晶体 (无源晶振)负载的匹配估计值表外界电容与晶体 (无源晶振)负载的匹配估计值表1. 引言外界电容与晶体 (无源晶振)负载的匹配估计值表，是无线电领域中非常重要的一种指标。

在无线电频率合成电路中，晶体振荡器是一个关键的组成部分。

晶体振荡器的稳定性和性能很大程度上取决于外部电路的设计和匹配。

了解外界电容与晶体负载的匹配估计值表对于无线电器件的设计和应用至关重要。

2. 外界电容与晶体的匹配问题在无线电频率合成电路中，为了使晶体振荡器达到最佳工作状态，必须与外部电路匹配良好。

晶体振荡器内部一般包含了晶体谐振器和晶体管放大器。

而外部电路则通常由电容、电感和阻抗网络组成。

而外界电容作为一个非常重要的元件，直接影响了晶振的工作状态和性能。

对外界电容与晶体负载的匹配进行准确的估计和设计是非常重要的。

3. 外界电容与晶体匹配估计值表为了方便无线电器件的设计和应用，一些无线电领域的专家总结出了外界电容与晶体 (无源晶振)负载的匹配估计值表。

这些匹配估计值表可以根据晶体的频率、阻抗等参数，以及外部电路的设计要求，提供一些初步的匹配值。

虽然这些匹配估计值表不能完全替代实际的匹配设计，但可以作为一个很好的起点，帮助工程师们进行初步设计和估算。

4. 外界电容与晶体匹配的探索在实际设计中，匹配外界电容与晶体的过程并不是一件简单的事情。

需要综合考虑晶体的工作频率、稳定度、阻抗特性，以及外部电路的特性和要求。

在进行匹配设计时，工程师们需要不断探索，不断进行实验和调整，才能得到最佳的匹配结果。

外界电容与晶体匹配并不是一个静态的数值问题，而是一个动态的过程，需要不断迭代和优化。

5. 个人观点和理解在进行外界电容与晶体负载的匹配设计时，我认为需要充分理解晶体振荡器的原理和工作机制，以及外部电路的设计要求。

只有这样，才能更好地进行匹配设计，使晶体振荡器达到最佳的工作状态。

另外，需要注意的是匹配估计值表只能作为一个起点，实际的匹配设计中还需要结合实际情况进行调整和优化。

无源晶振起振电容容量选择方法一、无源晶振起振电容的作用无源晶振是电子电路中常用的振荡器，它能够提供稳定的时钟信号。

而起振电容则是无源晶振中的重要组成部分，它通过存储电荷来驱动晶振器的振荡。

因此，选择合适的起振电容容量对于保证无源晶振器正常工作至关重要。

二、起振电容容量选择的原则1. 考虑晶振器的频率范围：起振电容的容量应根据晶振器的频率范围合理选择。

一般来说，起振电容的容量与晶振器的频率成反比，频率越高，起振电容的容量应越小，反之亦然。

2. 考虑晶振器的负载容量：晶振器的负载容量是指晶体谐振器的等效负载电容。

起振电容的容量应与负载容量相匹配，以保证晶振器的稳定性和性能。

一般来说，起振电容的容量应略大于负载容量。

3. 考虑电源电压和功耗：起振电容的容量也与电源电压和晶振器的功耗有关。

一般来说，起振电容的容量应足够大，以保证晶振器在起振时能够快速充电，并且能够满足晶振器的功耗需求。

4. 考虑稳定性和噪声：起振电容的容量还应考虑晶振器的稳定性和噪声特性。

选择合适的起振电容容量可以降低晶振器的噪声水平，并提高晶振器的稳定性。

三、起振电容容量选择的具体步骤1. 确定晶振器的工作频率范围。

2. 根据晶振器的频率范围选择起振电容的初步范围。

一般来说，起振电容的容量可以根据下式进行估算：C = 2πfR其中，C为起振电容的容量，f为晶振器的频率，R为晶振器的等效负载电阻。

需要注意的是，这只是一个初步估算，具体容量还需进一步优化。

3. 根据晶振器的负载容量选择起振电容的最终容量。

一般来说，起振电容的容量应略大于负载容量，以提高晶振器的稳定性。

4. 考虑电源电压和功耗的因素进行容量调整。

根据电源电压和晶振器的功耗需求，适当调整起振电容的容量，以满足起振电容在充电和供电方面的要求。

5. 进行实际测试和验证。

选择合适的起振电容容量后，需要进行实际测试和验证。

通过测试可以验证起振电容的容量是否满足晶振器的要求，以及晶振器的稳定性和性能是否良好。

晶振的负载电容怎么计算？常规的负载电容20pF，负载电容就是32pF比较匹配晶振的负载电容公式=[(Cd*Cg)/(Cd+Cg)]+Cic+△C式中Cd,Cg为分别接在晶振的两个脚上和对地的电容,Cic（集成电路内部电容）+△C （PCB上电容）经验值为3至5pf。

因此，晶振的数据表中规定12pF的有效负载电容要求在每个引脚XIN 与 XOUT上具有22pF（2 * 12pF = 24pF = 22pF + 2pF 寄生电容）。

两边电容为Cg,Cd,负载电容为Cl, cl=cg*cd/(cg+cd)+a就是说负载电容15pf的话，两边两个接27pf的差不多了，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于线性状态, 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. . 一般芯片的 Data sheet 上会有说明。

晶振的负载电容与晶振频率的牵引关系深圳市兴精振电子有限公司发布时间 2011-03-17今天我们给大家讲讲晶振的负载电容与晶振频率的牵引关系以及计算在实际运用中串联并联对应的晶体负载电容值和频率值。

在许多应用中，都有用一负载电抗元件来牵引晶体频率的要求，这在锁相环回路及调频应用中非常必要，大多数情况下，这个负载电抗呈容性，当该电容值为CL时，则相对负载谐振频率偏移量为：公式 DL=C1/[2(CO+CL)]而以CL作为可调元件由DL1调至DL2时，相对频率牵引为：公式 DL1，L2=C1(CL1-CL2)/[2(CO+CL1)(CO+CL2)].下面我再来讲讲负载电容与晶体元件串联并联的关系：无论是负载电容与晶体元件串联还是并联，负载电容对负载谐振频率的影响都是相同的，下式能算出相对负载谐振频率偏移其中fL 某一负载电容下的负载频率， fr负载电容CL=∞的晶体谐振频率（图8a）。

有时用牵引灵敏度表示负载电容对频率的调节能力：下表是典型条件的牵引灵敏度（不同的型号的晶体盒的值会有不同）表2 在标称负载电容值时的典型牵引灵敏度10-6/pf切型 CL=20pF CL=30pF CL=50pFAT切基频 10～20 4～12 2～5AT切三次泛音 1.5～2.5 1～1.5 0.3～0.6AT切五次泛音 0.2～1 0.1～0.5 0.04～0.2AT切七次泛音△f/PF太小，没有什么用处BT切 6～14 3～8 1～3通常负载电容的值越大对频率所产生的牵引越小，负载电容的优选值见表3，需要注意的是，如果负载电容过小则可能造成振荡电路起振困难，同时使用小的负载电容时，电容值稍有变化时会造成频率产生较大的漂移。

如采用10pF的负载电容的基音每pF可以牵引50×10-6的频率变化，对元件频率测量时，频率测量的准确度会比较难以控制。

如果确有需要应与供应商进行频率的比对，确保满足使用要求。

下面的标准值是IEC的推荐值，建议选用。

晶振的匹配电容选择 The manuscript was revised on the evening of 2021匹配电容是指晶振要正常震荡所需要的电容，一外接电容是为了使晶振两端的等效电容等于或接近于负载电容（晶体的负载电容是已知的，在出厂的时候已经定下来了，一般是几十PF，）。

应用时一般在给出负载电容值附近调整可以得到精确频率，此电容的大小主要影响负载谐振频率，一般情况下，增大电容会使振荡频率下降，而减小电容会使振荡频率升高，晶振的负载电容=[(Cd*Cg)/(Cd+Cg)]+Cic+△C] 式中Cd,Cg为分别接在晶振的两个脚上和对地的电容,Cic（集成电路内部电容）+△C（PCB上电容，一般情况下，Cd、Cg取相同的值并联后等于负载电容是可以满足振荡条件的, 在许可的范围内Cd和Ｃg的值越小越好，电容值偏大会虽然有利于震荡的稳定，但是电容过大会增加起振的时间。

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。

在电路中输出端和输入端之间接了一个大的电阻，这是由于连接晶振的芯片端内部是一个线性运算放大器，将输入进行反向180度输出，晶振处的负载电容电阻组成的网络提供另外180度的相移，整个环路的相移360度，满足振荡的相位条件，同时还要求闭环增益大于等于1，晶体才正常工作。

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，一般在M欧级，输出端的电阻与负载电容组成网络，提供180度相移，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，有的晶振不需要是因为把这个电阻已经集成到了晶振里面。

设计是注意事项：1.使晶振、外部电容器（如果有）与 IC之间的信号线尽可能保持最短。

当非常低的电流通过IC晶振振荡器时，如果线路太长，会使它对 EMC、ESD 与串扰产生非常敏感的影响。

而且长线路还会给振荡器增加寄生电容；2.尽可能将其它时钟线路与频繁切换的信号线路布置在远离晶振连接的位置；3.当心晶振和地的走线；4.将晶振外壳接地。