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MCU晶体旁边电容的作用及振荡电路的分析

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qaz098xsw|  楼主 | 2018-11-7 11:52 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
MCU晶体旁边电容的作用及振荡电路的分析

绝大多数的MCU爱好者对MCU晶体两边要接一个22pF附近的电容不理解,因为这个电容有些时候是可以不要的。参考很多书籍,讲解的很少,往往提到最多的是起稳定作用,负载电容之类的话,都不是很深入理论的分析。
问题是很多爱好者不去关心这两个电容,他们认为按参考设计做就行了,本人也是如此,直到有一次一个手机项目就因为这个电容出了问题,损失了几百万之后,才开始真正的考虑这个电容的作用。

其实MCU的振荡电路的真名叫“三点式电容振荡电路”




Y1是晶体,相当于三点式里面的电感,C1和C2就是电容,5404和R1实现一个NPN的三极管,大家可以对照高频书里的三点式电容振荡电路。接下来分析一下这个电路。

5404必需要一个电阻,不然它处于饱和截止区,而不是放大区,R1相当于三极管的偏置作用,让5404处于放大区域,那么5404就是一个反相器,这个就实现了NPN三极管的作用,NPN三极管在共发射极接法时也是一个反相器。

接下来用通俗的方法讲解一下这个三点式振荡电路的工作原理,大家也可以直接看书。

大家知道一个正弦振荡电路要振荡的条件是,系统放大倍数大于1,这个容易实现,相位满足360°,接下来主要讲解这个相位问题:
5404因为是反相器,也就是说实现了180°移相,那么就需要C1,C2和Y1实现180°移相就可以,恰好,当C1,C2,Y1形成谐振时,能够实现180移相,这个大家最简单的可以以地作为参考,谐振的时候,C1、C2上通过的电流一样,地在C1、C2中间,所以恰好电压相反,实现180移相。

当C1增大时,C2端的振幅增强,当C2降低时,振幅也增强。

有些时候C1,C2不焊也能起振,这个不是说没有C1,C2,而是因为芯片引脚的分布电容引起的,因为本来这个C1,C2就不需要很大,所以这一点很重要。接下来分析这两个电容对振荡稳定性的影响。

因为7404的电压反馈是靠C2的,假设C2过大,反馈电压过低,这个也是不稳定,假设C2过小,反馈电压过高,储存能量过少,容易受外界干扰,也会辐射影响外界。C1的作用对C2恰好相反。因为我们布板的时候,假设双面板,比较厚的,那么分布电容的影响不是很大,假设在高密度多层板时,就需要考虑分布电容,尤其是VCO之类的振荡电路,更应该考虑分布电容。

有些用于工控的项目,建议不要用晶体的方法振荡,二是直接接一个有源的晶振

很多时候大家会用到32.768K的时钟晶体来做时钟,而不是用单片机的晶体分频后来做时钟,这个原因很多人想不明白,其实这个跟晶体的稳定度有关,频率越高的晶体,Q值一般难以做高,频率稳定度不高,32.768K的晶体稳定度等各方面都不错,形成了一个工业标准,比较容易做高。


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沙发
qaz098xsw|  楼主 | 2018-11-7 11:52 | 只看该作者
MCU晶体旁边电容的作用及振荡电路的分析

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dirtwillfly 2018-11-9 21:28 回复TA
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mnynt121| | 2018-11-8 17:10 | 只看该作者
晶振只是一个元件

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plsbackup| | 2018-11-8 17:10 | 只看该作者
电感和电容组成的谐振回路

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10299823| | 2018-11-8 17:11 | 只看该作者
振荡器是用来产生重复电子讯号

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kmzuaz| | 2018-11-8 17:11 | 只看该作者
振荡器是一种波形放大的元件

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qiufengsd| | 2018-11-8 17:12 | 只看该作者
外挂一颗晶振

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8
wengh2016| | 2018-11-8 17:12 | 只看该作者
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。

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9
quickman| | 2018-11-8 17:13 | 只看该作者
在单片机系统里晶振作用非常大

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10
jstgotodo| | 2018-11-8 17:13 | 只看该作者
谐振器是指LC,RC

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iamaiqiyi| | 2018-11-8 17:13 | 只看该作者
谐振器是振荡器的固有频率

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12
dzfansman| | 2018-11-8 17:14 | 只看该作者
采用晶振构成的振荡器

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wengh2016| | 2018-11-8 17:14 | 只看该作者
普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十

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mnynt121| | 2018-11-8 17:14 | 只看该作者
振荡器一由几个元件组成的电路。

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qiufengsd| | 2018-11-8 17:14 | 只看该作者
频率等于晶振的并联谐振频率。

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plsbackup| | 2018-11-8 17:14 | 只看该作者
石英钟就是利用这种固定的频率来计时的

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kmzuaz| | 2018-11-8 17:14 | 只看该作者
晶振有一个重要的参数,那就是负载电容

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10299823| | 2018-11-8 17:14 | 只看该作者
晶振产生的原始时钟频率

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dzfansman| | 2018-11-8 17:14 | 只看该作者
获得脉冲间隔时间非常准确的脉冲基准。

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iamaiqiyi| | 2018-11-8 17:14 | 只看该作者
谐振电路接入正反馈放大电路就是振荡器了.

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