无源晶振如何用

一、晶振的分类我们都知道单片机的所有操作均依赖时钟信号的驱动时钟信号的稳定性直接影响系统的可靠性和性能。目前市场上的单片机普遍内置了RC振荡器有时候考虑成本或者应用背景就直接使用内置的RC振荡器作为单片的系统时钟源而外部晶振的工作原理是利用石英晶体的压电效应通过机械振动与电场转换实现稳定的频率输出在系统稳定性和抗干扰方面外接晶振是不可或缺的配置。下面我们主要探讨的都是外接晶振1.无源晶振这种晶振没有内置振荡电路需要依赖外部电路来产生振荡信号。它一般有两个引脚无极性。它自身无法震荡起来一般外部都接有两个10-22PF的瓷片电容。2.有源晶振它是一种内部集成了振荡电路的晶振不需要额外的外部元件就能产生振荡信号。有源晶振有4只引脚是一个完整的振荡器其中除了石英晶体外还有晶体管和阻容元件因此体积较大。有源晶振的封装有4个引脚分别为VCC电压、GND地、OUT时钟信号输出、NC空脚。无源晶振不需要外部电源供电但要产生振荡通常需要与一个外部的振荡器电路配合而这个电路需要供电。有源晶振是由晶体和一个内部的放大器电路组成的这个放大器电路需要外部供电来驱动使得晶体产生稳定的振荡。二、无源晶振分析1.实际的无源晶振大部分都是两个引脚的但也有少数是四脚的无源晶振但它本质仍然是石英晶体需依赖外部电路起振。在连接方式上两脚为晶体两端等效两引脚无源晶振另两脚为外壳接地或悬空起固定作用。2.电容匹配问题在无源晶振的实际应用中大多数情况下遇到的问题都是与外接电容(对地电容)与无源晶振负载电容(CL)不兼容所致。核心作用频率微调负载电容CL与晶振参数共同决定实际频率起振稳定性电容过大或过小可能导致停振活幅度不足。理论上的电容计算参考公式其中CL——无源晶振的负载电容CS——电路板的杂散电容一般我们取值为3-6PF之间C1、C2——外接电容。3.举个小例子上图是我在立创找的一个无源晶振可以看到它的负载电容是12pF请问原理图中的这两个外接电容应该取多大答案是18pF这里杂散电容取到了3pF有疑问可以在评论区留下哦三、PCB如何布局1.拉开距离晶振要远离板边缘避免机械损伤、晶振要远离发热元件。2.拉近距离晶振电路元件要靠近芯片XIN/XOUT引脚、匹配电阻电容要靠近晶振摆放。3.晶振电路走线晶振电路走线尽量短且直如下图的类差分走线、尽量不适用过孔、不要放置测试点主要目的是减小杂散/寄生电容、减小噪声耦合任何信号线都不要穿过晶振电路及下方。4.接地晶振的外壳要接地、晶振电路四周放置接地保护环、保护环接芯片的地引脚。5.挖空晶振下方的地平面理由有二首先可以减小晶振电路的寄生电容其次挖空铜箔可以减少热量传导引起的温度变化。PCB布局参考