認識晶振的重要性

晶振，全稱晶體振蕩器，它能夠產生中央處理器（CPU）執(zhí)行指令所必須要的時鐘頻率信號，CPU一切指令的執(zhí)行都是建立在這個基礎上的，時鐘信號頻率越高，通常CPU的運行速度也就越快。 凡是包含CPU的電子產品，其中至少含有一個時鐘源，哪怕我們在電路板中看不到實際的振蕩電路，那也是晶振在芯片內部被集成，往往被人們稱之為電路系統(tǒng)的心臟。一旦心臟停止跳動，整塊電路板可能出現癱瘓的狀況。因此晶振的質量問題是很多廠商放在第一位的最終抉擇的考慮基礎！所以很多客戶對日系晶振有了十足的信任感，近年來臺系的TXC晶振在國內廠商也有了較高的重視度

晶振質量的好壞由什么決定了？有人會說從外觀的嶄新程度分辨，或者是外包裝，又或者產品印字標識。這一切真的能有助于我們分辨晶振的好壞嗎？廣瑞泰知道像晶振這樣的電子元器件拿在手上我們是無法判斷其好壞程度的，通常晶振人所指的壞即是在電路工作中晶振不起振，或者時而穩(wěn)定時而不穩(wěn)定的現象！那么這一切現象終究是歸根于質量問題還是晶振參數？

晶振有幾個重要參數：

1，晶體元件規(guī)格書中所指定的頻率，也是工程師在電路設計和元件選購時首要關注的參數。晶振常用標稱頻率在1～200MHz之間，比如32768Hz、8MHz、12MHz、24MHz、125MHz等，更高的輸出頻率也常用PLL（鎖相環(huán)）將低頻進行倍頻至1GHz以上。我們稱之為標稱頻率。

2，輸出信號的頻率不可避免會有一定的偏差，我們用頻率誤差（Frequency Tolerance）或頻率穩(wěn)定度（Frequency Stability），用單位ppm來表示，即百萬分之一（parts per million）（1/106），是相對標稱頻率的變化量，此值越小表示精度越高。比如，12MHz晶振偏差為±20ppm，表示它的頻率偏差為12×20Hz=±240Hz，即頻率范圍是（11999760～12000240Hz）

3，還有一個溫度頻差（Frequency Stability vs Temp）表示在特定溫度范圍內，工作頻率相對于基準溫度時工作頻率的允許偏離，它的單位也是ppm。

4，另外，負載電容CL（Load capacitance），它是電路中跨接晶體兩端的總的有效電容（不是晶振外接的匹配電容）晶振，主要影響負載諧振頻率和等效負載諧振電阻，與晶體一起決定振蕩器電路的工作頻率，通過調整負載電容，就可以將振蕩器的工作頻率微調到標稱值。更準確而言，無源晶體的負載電容是一項非常重要的參數，因為無源晶體屬于被動元器件，所謂的被動元器件即是自身不能工作，需要外部元器件協(xié)助工作，無源晶體即是！

其中：

CS為晶體兩個管腳之間的寄生電容（又名晶振靜態(tài)電容或Shunt Capacitance），在晶體的規(guī)格書上可以找到具體值，一般0.2pF~8pF不等。如圖二是某32.768KHz的電氣參數，其寄生電容典型值是0.85pF（在表格中采用的是Co）。

CG指的是晶體振蕩電路輸入管腳到GND的總電容，其容值為以下三個部分的和。

● 需加外晶振主芯片管腳芯到GND的寄生電容 Ci

● 晶體震蕩電路PCB走線到到GND的寄生電容CPCB

● 電路上外增加的并聯(lián)到GND的外匹配電容 CL1

CD指的是晶體振蕩電路輸入管腳到GND的總電容。容值為以下三個部分的和。

● 需加外晶振主芯片管腳芯到GND的寄生電容, Co

● 晶體震蕩電路PCB走線到到gnd的寄生電容，CPCB

● 電路上外增加的并聯(lián)到GND的外匹配電容, CL2

既然晶振的負載電容是一個非常重要的參數，如果此項參數與外部電容匹配不正確會導致什么樣的現象？晶振兩端的等效電容與晶振標稱的負載電容匹配不正確，晶振輸出的諧振頻率將與標稱工作的工作頻率會產生一定偏差（又稱之為頻偏），負載電容（load capacitance）主要影響負載諧振頻率和等效負載諧振電阻，它與石英諧振器一起決定振蕩器的工作頻率，通過調整負載電容，一般可以將振蕩器的工作頻率調到標稱值。應用時我們一般外接電容，便是為了使晶振兩端的等效電容等于或接近負載電容，對于要求高的場合還要考慮ic輸入端的對地電容，這樣便可以使得晶振工作的頻率達到標稱頻率。所以合理匹配合適的外加電容使晶振兩端的等效電容等于或接近負載電容顯得十分重要。

負載電容常用的標準值有12.5 pF，16 pF，20 pF，30pF,負載電容和諧振頻率之間的關系不是線性的，負載電容變小時，頻率偏差量變大；負載電容提高時，頻率偏差減小。圖3是一個晶體的負載電容和頻率的誤差的關系圖。

例外情況：

現在有很多芯片內部已經增加了補償電容（internal capacitance）晶振，所以在設計的時候，只需要選按照芯片datasheet推薦的負載電容值的選擇晶體即可，不需要額外再加電容。但是因為實際設計的寄生電路的不確定性，最好還是預留CL1/CL2的位置。

文章由啟和科技編輯