纠正无源晶振Crystal负载电容CL的理解误区

在无源晶振的实际电路应用中,我们不可避免的会遇到电容匹配问题。电容匹配不好,会直接导致晶振起振延迟、频偏等问题,导致电路板上电后系统可能无法正常启动。那么电容匹配到底指的是什么?该如何正确匹配?

首先,负载电容CL不等于外接电容

负载电容CL指的是晶振的一个内部重要电气参数。

一般情况下,对功耗不太敏感的电子设备PCBA上,常见的晶振负载电容为6pF、8pF、12PF、15PF、18PF、20PF。

在实际应用中,会根据不同的应用场景选择合适的负载电容晶振。例如,在便携式电子设备中,通常希望降低功耗以延长电池寿命,因此会选择负载电容较小的晶振。这种设计有助于减少功耗和驱动能力,从而延长电池寿命并降低发热量,提高产品的能效和可靠性。如:选择SMD2016 32MHz 6pF ±10ppm,而不是SMD3225 32MHz 20pF ±10ppm。相反,在服务器或高性能计算机等需要高稳定性和高驱动能力的应用中,设计人员会选择负载电容较大的晶振。这种晶振能够提供更高的驱动能力,确保在高负载条件下仍能保持稳定的振荡信号,从而提高产品的性能。

晶诺威科技无源晶振SMD2016主要参数如下:

纠正无源晶振Crystal负载电容CL的理解误区

晶振的外接电容是指在PCBA板上分别与晶振频率输入脚与输出脚串联的电子元件。外接电容值的大小由晶振负载电容与电路板杂散电容(包括IC电容在内)所决定,通常为这两者之和。

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外接电容计算公式

纠正无源晶振Crystal负载电容CL的理解误区

注:

1、 CL:石英晶体谐振器的负载电容。

2、CS:指杂散电容,包括IC内部的杂散容值、电路板布线间的电容量、PCB板各层之间的寄生电容等。

3、C1 和 C2:分别指无源晶振的两颗外接电容。

 

举例:

假如我们采用的为无源晶振 24MHZ,电路板杂散电容一般估算为4~6PF(理论参考值)。

根据公式:

负载电容CL为20PF时,外接电容C1或C2(等值)大约分别为:27~33PF

外接电容的作用

针对晶振频率进行微调,使其尽量靠近目标频率。一般情况下,增大外接电容会使振荡频率下降,而减小外接电容会使振荡频率升高。通过计算你会发现外接电容改变1pF,晶振频率可以改变几百Hz。外接电容可以起到对振荡电路的稳定作用,因此这也是建议外接电容为同值的原因。

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