告别迷茫:晶振负载电容CL的计算详解及实例分析

2024-09-26 TROQ 创捷电子公众号
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晶振电容的计算涉及到几个不同的方面,包括匹配电容、旁路电容和负载电容的计算。本文TROQ创捷电子来为大家介绍晶振负载电容CL的计算及实例分析,希望对各位工程师朋友有所帮助。

1. ‌匹配电容的计算‌:

根据晶振的额定频率和频率稳定度要求,可以计算出晶振的频率变化范围,进而计算出所需的匹配电容。计算公式为:匹配电容=1/(2πf×Δf),其中f为晶振的频率,Δf为频率变化范围‌。


2. ‌旁路电容的计算‌:

振荡器电路中,通过在晶振两端并联一个电容,可以滤除信号中的杂波和干扰,提高振荡器的稳定性和精度。旁路电容的计算公式为:C=(2πfL)/(Qf),其中C表示旁路电容的值,f为晶振的频率,L为晶振的等效电感,Q为晶振的品质因数‌2。


3. 外部负载电容CL的计算公式

负载电容CL是指连接到晶振上的终端电容。CL值取决于外部电容器CL1和CL2,刷电路板上的杂散电容(Cs)。CL值由由晶振制造商给出。保证振荡频率精度,主要取决于振荡电路的负载电容与给定的电容值相同,保证振荡频率稳定度主要取决于负载电容保持不变。外部电容器CL1和CL2可用来调整CL,使之达到晶振制造商的标定值。


CL的表达式如下:

CL1和CL2计算实例:

例:如果CL=15pF,并假设Cs=5pF,则有:

反馈电阻RF

在大多数情况下,反馈电阻RF是内嵌在振荡器电路内的(至少在ST的MCU中是如此)。它的作用是通过引入反馈使反向器的功能等同于放大器。Vin和Vout之间增加的反馈电阻使放大器在Vout=Vin时产生偏置,迫使反向器工作在线性区域(下图中阴影区)。该放大器放大了晶振的正常工作区域内的在并联谐振区内的噪声(例如晶振的热噪声),从而引发晶振起振。如果在起振后去掉反馈电阻RF,振荡器仍可以继续正常运转。


反向器工作示意图

下表是频率及对应的反馈电阻RF参考值

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