无源晶振的输出频率与负载电容及匹配电容的关系

无源晶振的输出频率与负载电容及匹配电容的关系

关于无源晶振的输出频率与负载电容及匹配电容的关系,解释如下:

无源晶振,准确来说应叫Crystal(晶体),有源晶振则叫Oscillator(振荡器)。无源晶振是在石英晶片的两端镀上电极而成,其两管脚是无极性的。无源晶振自身无法震荡,在工作时需要搭配外围电路。在一定条件下,石英晶片会产生压电效应:晶片两端的电场与机械形变会互相转化。当外加交变电压的频率与晶片的固有频率相等时,晶体产生的振动和电场强度最大,这称为压电谐振,类似与LC回路的谐振。

无源晶振的输出频率与负载电容及匹配电容的关系

(石英晶体的电路符号、等效电路、电抗特性及外围电路图)

由于晶体为无源器件,其对外围电路的参数较为敏感,尤其为负载电容。根据晶体的手册,我们得知测试电路中有推荐电容,此电容对晶体是否起振大有关联:

无源晶振的输出频率与负载电容及匹配电容的关系

Cg、Cg称作匹配电容,是接在晶振的两个脚上的对地电容,其作用就是调节负载电容使其与晶振的要求相一致,需要注意的是Cg、Cg串联后的总电容值((Cd*Cg)/(Cd+Cg ))才是有效的负载电容部分。Cic:芯片引脚分布电容以及芯片内部电容。△C:PCB走线分布电容,经验值为3至5pF。

在某项目上使用到的一款32.768kHz无源晶振,手册中负载电容推荐值为12.5pF。可见此值较为细小,微小的变化足以影响电路特性。

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