无源晶振的电容匹配

发布时间:2022-11-11 阅读次数:272

电路板上的芯片附近总有晶振的身影,芯片的规格书中也写到了晶振的连接引脚图。不同于振荡器,谐振器需要匹配外部谐振电路才可以输出信号,自身无法振荡。



0负载电容


每个晶体都有负载电容值。32.768kHz晶体常用的负载电容有6,7,9,12.5pF。MHz晶体常见的有8,9,12,15,18,20pF。如果MCU写明需要特定负载电容的谐振器,用户仍需要精准匹配外部电容使其正常工作,否则可能会导致不起振。根据负载电容选择匹配电容C1和C2:

杂散电容Cstray的值一般为4~6pF,大小值取决于电路的走线布局,处理器的引脚电容等。通常匹配电容相等:




02 CL大小的影响


如果负载电容CL很大,静态电容C0的改变对频率变化的影响很小,频率更加稳定。所以负载高,远端相位噪声好;若数过大,则很难调整到标称频率,晶振不容易起振。相反,如果负载电容CL很小,静电容C0的微小变化会造成频率的明显变化。近端相位噪声好,容易调整频率,晶振容易起振。更多:《晶振参数:相位噪声&抖动在选择晶体的负载电容时,我们要尽量权衡能量损耗和频率的稳定性。

 


03 无源晶振不起振原因

激励功率: 如果激励功率过大可能破坏晶体的内部机理,引起振荡频率异常、稳定度下降、频率失真等现象,更为严重的导致电极受损。在电路设计时,KOAN小妹建议您确认所使用的激励等级绝对不超过最大激励等级。



焊接: 如果焊接操作不当会对晶振造成损伤,严重时会造成停振;或造成软伤害,即使可以正常工作,在未来的使用中也会造成停振的现象。更多:《晶振焊接:回流焊&波峰焊




PCB布局: 如果PCB板很大需要进行切割,那么切割的边缘会因为变形而产生机械张力,会对晶振产生影响。晶振需要远离PCB板边缘的地方。凯擎小妹建议应优先将晶振放在中间的地方。




04 关于KOAN晶振

晶振各项参数的分析应使用专业晶振测试仪器。S&A250B网络分析仪可以测量各尺寸直插及贴片石英晶体谐振器,可以提供精确的,重复性好的晶体测量方式,测量超过40种不同的参数。S&A280B测量石英晶体振荡器,分析输出波形及各类电性能参数。判断晶振性能优良还需要结合频率误差、温度稳定性、起振时间、相位噪声与抖动等参数。KOAN可以快速高水平满足客户的需求、精准化匹配、快速故障分析。


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