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晶振的負載電容外匹配電容計算
晶體元件的負載電容是指在電路中跨接晶體兩端的總的外界有效電容。是指晶振要正常震蕩所需要的電容。一般外接電容，是為了使晶振兩端的等效電容等于或接近負載電容。要求高的場合還要考慮ic輸入端的對地電容。應(yīng)用時一般在給出負載電容值附近調(diào)整可以得到頻率。此電容的大小主要影響負載諧振頻率和等效負載諧振電阻。
晶振的負載電容=[(Cd*Cg)/(Cd+Cg)]+Cic+△C式中Cd,Cg為分別接在晶振的兩個腳上和對地的電容,Cic（集成電路內(nèi)部電容）+△C（PCB上電容).就是說負載電容15pf的話，兩邊個接27pf的差不多了，一般a為6.5～13.5pF
各種邏輯芯片的晶振引腳可以等效為電容三點式振蕩器. 晶振引腳的內(nèi)部通常是一個反相器, 或者是奇數(shù)個反相器串聯(lián). 在晶振輸出引腳 XO 和晶振輸入引腳 XI 之間用一個電阻連接, 對于 CMOS 芯片通常是數(shù) M 到數(shù)十 M 歐之間. 很多芯片的引腳內(nèi)部已經(jīng)包含了這個電阻, 引腳外部就不用接了. 這個電阻是為了使反相器在振蕩初始時處與線性狀態(tài), 反相器就如同一個有很大增益的放大器, 以便于起振.
石英晶體也連接在晶振引腳的輸入和輸出之間, 等效為一個并聯(lián)諧振回路, 振蕩頻率應(yīng)該是石英晶體的并聯(lián)諧振頻率. 晶體旁邊的兩個電容接地, 實際上就是電容三點式電路的分壓電容, 接地點就是分壓點. 以接地點即分壓點為參考點, 振蕩引腳的輸入和輸出是反相的, 但從并聯(lián)諧振回路即石英晶體兩端來看, 形成一個正反饋以保證電路持續(xù)振蕩. 在芯片設(shè)計時, 這兩個電容就已經(jīng)形成了, 一般是兩個的容量相等, 容量大小依工藝和版圖而不同, 但終歸是比較小, 不一定適合很寬的頻率范圍.
外接時大約是數(shù) PF 到數(shù)十 PF, 依頻率和石英晶體的特性而定. 需要注意的是: 這兩個電容串聯(lián)的值是并聯(lián)在諧振回路上的, 會影響振蕩頻率. 當兩個電容量相等時, 反饋系數(shù)是 0.5, 一般是可以滿足振蕩條件的, 但如果不易起振或振蕩不穩(wěn)定可以減小輸入端對地電容量, 而增加輸出端的值以提高反饋量.
設(shè)計考慮事項：
1.使晶振、外部電容器（如果有）與 IC之間的信號線盡可能保持短。當非常低的電流通過IC晶振振蕩器時，如果線路太長，會使它對 EMC、ESD 與串擾產(chǎn)生非常敏感的影響。而且長線路還會給振蕩器增加寄生電容。
2.盡可能將其它時鐘線路與頻繁切換的信號線路布置在遠離晶振連接的位置。
3.當心晶振和地的走線
4.將晶振外殼接地
如果實際的負載電容配置不當,會引起線路參考頻率的誤差.另外如在發(fā)射接收電路上會使晶振的振蕩幅度下降(不在峰點),影響混頻信號的信號強度與信噪.
當波形出現(xiàn)削峰,畸變時,可增加負載電阻調(diào)整(幾十K到幾百K).要穩(wěn)定波形是并聯(lián)一個1M左右的反饋電阻