電容和電阻與晶振如何搭配運作？

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電容和電阻與晶振如何搭配運作？

作者：揚興科技日期：2024-11-27 瀏覽量：

晶振和電容的關系

眾所周知，電容的基本功能在于儲存電荷并實現充電與放電過程。而在晶振電路中，負載電容與晶振之間存在著緊密的相互作用關系。

晶振的匹配電容，我們可以簡單地稱它為“負載電容”。想象一下，這個負載電容就像是晶振的一個小助手，幫助晶振開始工作。

晶振，就像是一個需要伙伴才能跳舞的人，而這個伙伴就是負載電容。晶振有兩條線，這兩條線會連接到IC塊（一個集成電路塊）里面，那里有一些有效的電容。為了讓晶振能夠正常工作，我們需要在晶振的外面再接上一個電容，這個電容就是負載電容。

負載電容的作用很重要，它就像是一個橋梁，連接著晶振和電路之間的分布電容。只有當這個橋梁讓晶振兩端的電容加起來等于負載電容的時候，晶振才能開始工作。這個“開始工作”的過程，我們可以想象成晶振在充電，然后它就開始跳舞了——也就是起振。

小tips：如果工程師在選購晶振時，最好把所需的負載電容等重要參數，也跟采購說明，那么采購在晶振選型過程中，會減少很多選型彎路。晶振的負載不能確認的話，電容很難匹配，起振電容無法充電放電，晶振也就起振不了；當分布電容與晶振電容值是相等時，就可以讓晶振發出諧振頻率了。電容大小能影響晶振頻率的穩定度和相位，越小價格也會越高。所以這個負載還決定著晶振本身的一個價格。

晶振和電阻的關系

1、配合IC內部電路組成負反饋、移相,使放大器工作在線性區晶振輸入輸出連接的電阻作用是產生負反饋，保證放大器工作在高增益的線性區，同時起到限流的作用，防止反向器輸出對晶振過驅動，損壞晶振。

想象一下，你有一個放大器，它的作用是把聲音或信號變大。但是，如果聲音或信號變得太大，它就會失真，就像你大聲喊叫時，聲音會變得刺耳一樣。為了解決這個問題，我們給放大器加上了一個“小助手”——一個電阻。

這個電阻它可以幫助我們調整放大的程度，確保信號既被放大了，又不會失真。同時，這個電阻還能防止放大器過度工作，從而保護它不受損壞。但是，僅僅放大信號還不夠，我們還需要讓信號像鐘擺一樣來回擺動，這樣才能產生振蕩。而這個電阻就能幫助放大器在“線性區”工作，這個區域就像是放大器最適合工作的“舒適區”，在這里，放大器可以穩定地放大信號，并產生我們需要的振蕩。

對于不同類型的放大器（比如CMOS和TTL），這個“小助手”的阻值可能會有所不同。CMOS放大器通常需要一個較大的電阻（比如1M以上），而TTL放大器則可能需要根據其類型來調整。不過，有些特殊的放大器（比如某些微處理器中的放大器），它們內部已經自帶了這個“小助手”，所以我們就不需要再額外添加了。

2、晶振串聯的電阻常用來預防晶振被過分驅動；

具體來說，晶振上的電鍍會因為過度的力量而逐漸磨損，這會導致晶振的頻率變高，就像是機器轉得太快了一樣。如果晶振被過度驅動，這種過度的力量還會讓晶振提前壞掉，就像機器因為過度使用而提前報廢一樣。

為了避免這種情況，我們需要調整一個叫做“drive level”的東西，也就是驅動水平。這個驅動水平就像是給晶振的力量大小，我們得找到一個合適的力量，既能讓晶振正常工作，又不會讓它受到傷害。

同時，我們還需要考慮“發振余裕度”，這就像是給晶振留一點“備用力量”。這樣，即使在一些特殊情況下，晶振也能保持穩定的工作狀態。

3、并聯降低諧振阻抗,使諧振器易啟動；

想象一下，Xin（輸入端）和Xout（輸出端）里面藏著一個叫做“施密特反相器”的小裝置。這個小裝置有個特點，就是它不能自己啟動晶體震蕩，就像是一個小孩子不能自己推動一個大輪胎滾動一樣。

為了解決這個問題，我們在反相器的兩端加了一個電阻，這個電阻就像是一個“助手”，它能幫助反相器把輸出的信號反過來（也就是180度翻轉），然后再送回給輸入端。這樣，就形成了一個反饋回路。

接著，我們把晶體并聯在這個電阻上。晶體和電阻就像是兩個小伙伴，他們一起工作，降低了諧振的阻抗，就像是給輪胎加了點潤滑油，讓它更容易滾動起來。這樣，諧振器就更容易啟動了。

而且，這個電阻還有一個好處，就是它能讓反饋回路的交流等效按照晶體的頻率來諧振。因為晶體的品質因數（Q值）非常高，所以即使電阻的值在很大的范圍內變化，也不會影響輸出的頻率，就像是給輪胎加了一個穩定的“動力源”，讓它能夠保持穩定的滾動速度。

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