晶振电路与芯片(晶振电路中如何选择电容C1C2)
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晶振属于半导体吗
不属于半导体器件。半导体器件是由半导体材料(硅、锗、砷化镓等)制成的各类器件,如半导体二极管、三极管、集成电路等。
晶振.是利用石英晶体的压电效应而制成的谐振元件.与半导体器件和阻容元件一起使用,便可构成石英晶体振荡器.
压电效应:对某些电介质施加机械力而引起它们内部正负电荷中心相对位移,产生极化,从而导致介质两端表面内出现符号相反的束缚电荷.在一定应力范围内,机械力与电荷呈线性可逆关系.这种现象称为压电效应.
作用:提供系统振荡脉冲,稳定频率,选择频率.
晶振是IC吗
晶振不是IC,它是一种电子元件,由晶体和振荡器组成,主要用于产生稳定的基准频率信号。晶振在电子领域应用广泛,常用于计算机、无线电通讯、工业控制以及电子钟表等领域。
IC(集成电路)则是指将多个电子元件集成在一个芯片上的电子器件,它的功能可以包括放大、开关、逻辑控制等,用途非常广泛。虽然晶振和IC都是电子元件,但是它们的构成、功能和应用领域有很大的区别。
晶振电路中容阻该如何匹配
大多数电子工程师都见过单片机中如下图所示的形式,一般单片机都会有这样的电路。晶振的两个引脚与芯片(如单片机)内部的反相器相连接,再结合外部的匹配电容CL1、CL2、R1、R2,组成一个皮尔斯振荡器(Pierceoscillator)
上图中,U1为增益很大的反相放大器,CL1、CL2为匹配电容,是电容三点式电路的分压电容,接地点就是分压点。以接地点即分压点为参考点,输入和输出是反相的,但从并联谐振回路即石英晶体两端来看,形成一个正反馈以保证电路持续振荡,它们会稍微影响振荡频率,主要用与微调频率和波形,并影响幅度。X1是晶体,相当于三点式里面的电感
R1是反馈电阻(一般≥1MΩ),它使反相器在振荡初始时处于线性工作区,R2与匹配电容组成网络,提供180度相移,同时起到限制振荡幅度,防止反向器输出对晶振过驱动将其损坏。
这里涉及到晶振的一个非常重要的参数,即负载电容CL(Loadcapacitance),它是电路中跨接晶体两端的总的有效电容(不是晶振外接的匹配电容),主要影响负载谐振频率和等效负载谐振电阻,与晶体一起决定振荡器电路的工作频率,通过调整负载电容,就可以将振荡器的工作频率微调到标称值。
负载电容的公式如下所示:
其中,CS为晶体两个管脚间的寄生电容(ShuntCapacitance)
CD表示晶体振荡电路输出管脚到地的总电容,包括PCB走线电容CPCB、芯片管脚寄生电容CO、外加匹配电容CL2,即CD=CPCB+CO+CL2
CG表示晶体振荡电路输入管脚到地的总电容,包括PCB走线电容CPCB、芯片管脚寄生电容CI、外加匹配电容CL1,即CG=CPCB+CI+CL1
一般CS为1pF左右,CI与CO一般为几个皮法,具体可参考芯片或晶振的数据手册
(这里假设CS=0.8pF,CI=CO=5pF,CPCB=4pF)。
比如规格书上的负载电容值为18pF,则有
则CD=CG=34.4pF,计算出来的匹配电容值CL1=CL2=25pF
peitues如何画晶振电路
需要费心细读原理图和手册,确保每个元件的引脚与接线正确,最终连接电源并测试成功后方可使用。在画晶振电路时,需要注意以下一些事项:1.选择合适的晶振芯片和晶振电容;2.确保晶振芯片的引脚符合PCB板子的设计;3.晶振电路与其他电路板子之间需要有足够的距离,防止互相影响;4.PCB设计需要符合电路板的规格和标准。所以,画晶振电路需要掌握一定的电路基础知识和电子设计能力。
晶振电阻的原理
工作原理:主板时钟芯片即分频器的原始工作振荡频率,由石英晶体多谐振荡器的谐振频率来产生,晶振其实是一个频率产生器,他主要把传进去的电压转化为频率信号。
提供给分频率一个基准的14.318MHZ的振荡频率,它是一个多谐振荡器的正回馈环电路,也就是说它把输入作为输出,把输出作为输入的回馈频率,象这样一个永无休止的循环自激过程。
晶振电路中如何选择电容C1C2
晶振旁边两个小电容是负载电容
在使用外部晶振作为芯片的系钟时,晶振需要串联两个负载小容。另小瞧这两个小电容哦,没有它们,晶振就没法工作了。
晶振旁边的负载电容有什么作用?芯片晶振引脚的内部通常是一个反相器,芯片晶振的两个引脚之间还需要连接一个电阻,使反相器在振荡初始时处与线性状态,但这个电阻一般集成在芯片的内部,反相器就好像一个有很大增益的放大器,为了方便起振,晶振连接在芯片晶振引脚的输入和输出之间,等效为一个并联谐振回路,振荡的频率就是石英晶振的并联谐振频率。晶振旁边的两个电容需要接地,,其实就是电容三点式电路的分压电容,接地点就是分压点,以分压点为参考点,振荡引脚的输入和输出是反相的,但从晶振两端来看,形成一个正反馈来保证电路能够持续振荡。芯片设计的时候,其实这两个电容就已经形成了,一般是两个的容量相等,但容量比较小,不一定适合很宽的振荡频率范围,所以需要外接两个负载电容。晶振旁边的负载电容怎么选择?负载电容需要根据晶振的规格来选择,晶振的规格书都会标示出负载电容的大小,一般都是几pF到几十pF。假如晶振规格要求用20pF的负载电容,因为两个负载电容是串联的,理论上需要选择两个40pF的负载电容。实际上MCU内部和PCB的线路上都会有一定的寄生电容,晶振的负载电容=[(C1*C2)/(C1+C2)]+Cic+△C,Cic+△C为MCU内部电容和PCB线路的寄生电容,一般是3~5pF,所以,在实际应用中会考虑用30pF~36pF的负载电容。晶振和负载电容布线注意事项为了让晶振能够可靠、稳定的起振,我们在布线时,需要让晶振和负载电容尽量的靠近芯片的晶振引脚。
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