石英晶振 等效电容(电容和晶振的区别)
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晶振旁边两电容电压一样吗
晶振旁边两个电容的电压通常是一样的。这是因为这两个电容的取值都是相同的,或者相差不大。如果两个电容的电压相差太大,容易造成谐振的不平衡,从而导致停振或者不起振。
值得注意的是,晶振通常需要与负载电容配合才能正常工作。这些电容不仅仅是为了滤波,而是为了构成振荡器起振的一部分。在无源晶振电路中,通常还会有两个电容,这两个电容一般被称为“匹配电容”或者“谐振电容”,以满足谐振条件让晶振起振并正常工作。
因此,在设计和使用晶振电路时,除了考虑电容的电压外,还需要确保电容的类型和值都符合设计要求,以避免可能出现的问题。
电容和晶振的区别
电容是指在给定电位差下的电荷储藏量。
晶振用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作,以提供稳定,精确的单频振荡。
电容亦称作“电容量”,是指在给定电位差下的电荷储藏量,记为C,国际单位是法(F)。一般来说,电荷在电场中会受力而移动,当导体之间有了介质,则阻碍了电荷移动而使得电荷累积在导体上,造成电荷的累积储存,储存的电荷量则称为电容。
晶振是利用石英晶体(二氧化硅的结晶体)的压电效应制成的一种谐振器件,它的基本构成大致是:从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片(简称为晶片,它可以是正方形、矩形或圆形等),在它的两个对应面上涂敷银层作为电极,在每个电极上各焊一根引线接到管脚上,再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器,简称为石英晶体或晶体、晶振。
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
无源晶振的电容值什么意思
晶振旁边接的是负载电容,可以帮助起振、微调频率,使晶振工作在其标称频率附近。晶振的负载电容值CL=C+CS,CL为规格书中晶振的负载电容值,C为电路中外接的电容值(一般由两颗电容通过串并联关系得到),CS为电路的分布电容,这和电路的设计,元器件分布等因素有关,值不确定,一般为3到5PF。
晶振的pf值
晶振的PF值是指晶振器的谐振频率与额定频率之比。它用于描述晶振器的稳定性和精度,一般越接近1,说明晶振器的性能越好。PF值可以通过调整晶振器的电容或改变晶振器的频率来调整。在电子电路中,晶振器是一个非常重要的元件,它在数字电路、计算机、通信、测量等领域中广泛应用。因此,了解晶振的PF值对于电路设计和性能优化都非常重要。
晶振电容大小选取规则
负载电容的大小不是固定的,需要晶振的规格要求而定,晶振的规格书都标有负载电容的要求,一定要看清楚规格书,选择匹配的负载电容。假如负载电容要求是12.5pF,晶振两端的电容用20pF~24pF就差不多了
选择负载电容的要注意事项:
选择NPO/G0G材质,温度和高频特性更好
公差当然是尽量选择小的,最好选择2%或者1%的。