在MCU晶体两边各接一对地电容的原因

发布时间:2023-05-6 阅读量:814 来源: 我爱方案网整理 发布人: bebop

很多MCU开发者对MCU晶体两边要各接一个对地电容的做法表示不理解,因为这个电容有时可以去掉。参考很多书籍,却发现书中讲解的很少,提到最多的往往是:对地电容具稳定作用或相当于负载电容等,都没有很深入地去进行理论分析。

另外一方面,很多爱好者都直接忽略了晶体旁边的这两个电容,他们认为按参考设计做就行了。但事实上,这是MCU的振荡电路,又称“三点式电容振荡电路”,如下图所示。

微信图片_20230506134823.jpg

MCU三点式电容振荡电路
其中,Y1是晶体,相当于三点式里面的电感;C1和C2是电容,而5404和R1则实现了一个NPN型三极管(大家可以对照高频书里的三点式电容振荡电路)。
接下来将为大家分析一下这个电路
首先,上面电路图中5404必须搭一个电阻,不然它将处于饱和截止区,而不是放大区,因为R1相当于三极管的偏置作用,能让5404处于放大区域并充当一个反相器,从而实现NPN三极管的作用,且NPN三极管在共发射极接法时也是一个反相器。
其次将用通俗的方法为大家讲解一下这个三点式振荡电路的工作原理。
众所周知,一个正弦振荡电路的振荡条件为:系统放大倍数大于1,这个条件较容易实现;但另一方面,还需使相位满足360°。而问题就在于这个相位:由于5404是一个反相器,因此已实现了180°移相,那么就只需C1、C2和Y1再次实现 180°移相就可以了。恰好,当C1、C2和Y1形成谐振时,就能实现180移相;最简单的实现方式就是以地作为参考,谐振的时候,由于C1、C2中通过的电流相同,而地则在C1、C2之间,所以恰好电压相反,从而实现180移相。
再则,当C1增大时,C2端的振幅增强;当C2降低时,振幅也增强。有时即使不焊接C1、C2也能起振,但这种现象不是由不焊接C1、C2的做法造成的,而是由芯片引脚的分布电容引起,因为C1、C2的电容值本来就不需要很大,这一点很重要。
那么,这两个电容对振荡稳定性到底有什么影响呢?
由于5404的电压反馈依靠C2,假设C2过大,反馈电压过低,这时振荡并不稳定;假设C2过小,反馈电压过高,储存能量过少,则容易受外界干扰,还会辐射影响外界。而C1的作用与C2的则恰好相反。在布板的时候,假设为双面板且比较厚,那么分布电容的影响则不是很大;但假设为高密度多层板时,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。
因此,那些用于工控的项目,建议最好不要使用晶体振荡,而是直接接一个有源的晶振。
很多时候大家会采用32.768K的时钟晶体来做时钟,而不是通过单片机的晶体分频来做时钟,其中原因想必很多人也不明白,其实上这是和晶体的稳定度有关:频率越高的晶体,Q值一般难以做高,频率稳定度也比较差;而 32.768K晶体在稳定度等各方面的性能表现都不错,还形成了一个工业标准,比较容易做高。另外值得一提的是,32.768K是16 bit数据的一半,预留最高1 bit进位标志,用作定时计数器内部数字计算处理也非常方便。

来源:单片机与嵌入式

相关资讯
高可靠+低功耗:虹扬SOT23封装ESD二极管领跑车规级防护市场

随着汽车电子化、智能化加速,车载系统对ESD(静电放电)防护的要求日益严苛。虹扬电子推出的车规级ESD保护二极管AH05C325V0L,采用SOT23封装,符合AEC-Q101标准,专为CAN总线、车身控制单元(BCU)及电子控制单元(ECU)等场景设计。其核心特性包括80W浪涌吸收能力、5V反向工作电压、单向电流设计,以及低漏电流和高抗静电能力(±30kV接触放电),为敏感电子元件提供高效防护。

消费电子补贴效应凸显,中小尺寸驱动IC需求三连增

全球显示面板核心元器件市场呈现企稳态势。根据TrendForce最新研究报告显示,2023年第一季度面板驱动IC产品均价环比下降幅度收窄至1%-3%区间,第二季度虽仍存在价格下行压力,但降幅预计将控制在2个百分点以内。这标志着自2020年疫情引发的剧烈市场波动后,驱动IC价格曲线首次出现明显筑底信号。

成本直降40%!易飞扬硅光模块如何重构DCI市场格局?

在全球5G网络部署与边缘计算需求井喷的背景下,易飞扬创新推出基于O波段的100G QSFP28 DWDM光模块,直击城域网络升级痛点。该产品通过零色散传输架构与硅光集成技术,突破传统C波段方案在中短距场景下的性能瓶颈,以低于3.5W的功耗实现30km无补偿传输,同时兼容开放光网络架构。据行业测算,其部署成本较同类方案降低40%,为5G前传、分布式AI算力互联及绿色数据中心建设提供了高性价比选择,或将成为运营商边缘网络改造的关键技术引擎。

充电效率94.8% vs 国际竞品:国产IC技术路线图全解析

在全球能源转型与欧盟新电池法规(EU 2023/1542)的驱动下,旭化成微电子(AKM)于2025年2月正式量产AP4413系列充电控制IC,以52nA超低功耗、94.8%充电效率及多电压适配等核心技术,重新定义小型设备供电逻辑。该产品通过电容器预充电机制破解完全放电恢复难题,并凭借动态电压调节算法兼容光能、振动等微瓦级能源输入,显著优于TI、ADI等国际竞品。面对国产替代窗口期,AP4413依托BCD工艺与专利壁垒抢占先机,有望在智能家居、工业传感等千亿级市场替代传统一次性电池方案,成为环保供电赛道的标杆级解决方案。

新能源汽车与工业4.0双重驱动:全球电子分销巨头技术布局揭秘

作为全球电子元器件分销领域的领军者,贸泽电子始终以"技术赋能创新"为核心战略,通过构建覆盖1200余家原厂的供应链网络,为工业自动化、汽车电子、智慧农业等前沿领域提供关键技术支持。2025年第一季度,公司新增物料突破8,000项,其中多项产品体现了行业技术演进的三大方向: