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如何选择晶体振荡器电路中的电容?

2022-01-18 15:48:15  责任编辑:beat365亚洲体育在线 0

    电容Capacitance,也称为“电容量”,是指在给定电位差下的电荷存储,记录为C,国际单位为法拉(f)。一般来说,电荷在电场中受力移动。当导体之间存在介质时,会阻碍电荷移动,使电荷在导体上累积,从而导致电荷的累积存储。储存的电荷量称为电容。电容是保持电场的能力。任何静电场都是由许多电容器组成的。如果有静电场,就有电容。电容用静电场来描述。 


2.晶振电容选择的几大标准

(1)在容许范围内,C1,C2值越低越好。

(2)C值偏大虽有利于振荡器的安稳,但将会增加起振时间。

(3)应使C2值大于C1值,这么可使上电时,加快晶振起振。

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3.晶振电路中如何选择电容C1C2

(1)因为每一种晶振都有各自的特性,所以最好按制造厂商所提供的数值选择外部元器件。

(2)在许可范围内,C1,C2值越低越好。C值偏大虽有利于振荡器的稳定,但将会增加起振时间。

(3)应使C2值大于C1值,这样可使上电时,加快晶振起振。

在石英晶体谐振器和陶瓷谐振器的应用中,需要注意负载电容的选择。不同厂家生产的石英晶体谐振器和陶瓷谐振器的特性和品质都存在较大差异,在选用时,要了解该型号振荡器的关键指标,如等效电阻,厂家建议负载电容,频率偏差等。在实际电路中,也可以通过示波器观察振荡波形来判断振荡器是否工作在最佳状态。示波器在观察振荡波形时,观察OSCO管脚(Oscillator output),应选择100MHz带宽以上的示波器探头,这种探头的输入阻抗高,容抗小,对振荡波形相对影响小。


(由于探头上一般存在10~20pF的电容,所以观测时,适当减小在OSCO管脚的电容可以获得更接近实际的振荡波形)。工作良好的振荡波形应该是一个漂亮的正弦波,峰峰值应该大于电源电压的70%。若峰峰值小于70%,可适当减小OSCI及OSCO管脚上的外接负载电容。反之,若峰峰值接近电源电压且振荡波形发生畸变,则可适当增加负载电容。用示波器检测OSCI(Oscillator input)管脚,容易导致振荡器停振,原因是:部分的探头阻抗小不可以直接测试,可以用串电容的方法来进行测试。

如常用的4MHz石英晶体谐振器,通常厂家建议的外接负载电容为10~30pF左右。若取中心值15pF,则C1,C2各取30pF可得到其串联等效电容值15pF。同时考虑到还另外存在的电路板分布电容,芯片管脚电容,晶体自身寄生电容等都会影响总电容值,故实际配置C1,C2时,可各取20~15pF左右。并且C1,C2使用瓷片电容为佳。

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4.选择晶振电容的注意事项

(1)在选用时,需要了解该类型振荡器的要害方针,例如等效电阻。

(2)但是在实习电路中,也能够通过示波器查询振荡波形来判别振荡器是不是作业在最佳情况。

(3)当然在示波器查询振荡波形时,所查询的OSCO管脚(Oscillator output),应选择100MHz带宽以上的示波器探头,这种探头的输入阻抗高,容抗小,对振荡波形相对影响小。

(4)由于探头上通常存在10~20pF的电容,所以观测时,恰当减小在OSCO管脚的电容能够取得更靠近实习的振荡波形。


5.如何判断电路中的晶振是否过驱动 

电阻器RS通常用于防止晶振被过度驱动。过驱动晶体振荡器会逐渐减少晶体振荡器接触镀层的损耗,从而导致频率的增加。示波器可用于检测OSC输出引脚。如果检测到非常清晰的正弦波,且正弦波的上限和下限满足时钟输入的需要,则晶体振荡器不会过度驱动;相反,如果正弦波形的波峰和波谷变平以使波形呈方形,则晶体振荡器被过度驱动。此时,需要电阻Rs来防止晶体振荡器被过度驱动。判断电阻Rs值的最简单方法是串联一个5K或10K微调电阻,然后从0开始缓慢增加,直到正弦波不再平坦。这样,可以找到最接近的电阻Rs值。