为什么晶振电路需要电容？
创始人
2025-05-29 08:04:18
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无论是智能手机、微控制器、电脑，还是工业自动化控制系统，需要时钟信号的电子设备中都能看到晶振的身影。在电路图上，晶振旁边常常配有两个电容。这两个电容到底起着怎样的作用呢？
晶振是利用石英晶体的压电效应来产生稳定频率的振荡信号。石英晶体在外部激励下可以产生谐振，构成一个选频网络。最常见的连接方式是并联型的“Pierce振荡器”，它由一个反相器、晶体和两个电容组成。
电容的作用是什么？
1. 构成振荡器反馈网络：
C1和C2与晶体共同形成一个典型的负阻振荡器。这两个电容通过地构成分压网络，使得输出端的信号反馈回输入端，并提供合适的相位移和增益条件，从而维持振荡。
2. 调节负载电容：
晶体厂商通常会在晶体数据手册中标出推荐的负载电容，如18pF或20pF。错误的电容匹配会导致振荡频率偏移，甚至不启动。实际电路中的等效负载电容CL由C1 和C2决定。其中C_stray是PCB板布线、封装引脚和内部电容的综合值，通常在2-5pF范围内。
3. 提高频率稳定性和抗干扰能力：
合适的电容可以帮助系统抑制寄生振荡模式，提高频率稳定性，并降低电磁干扰敏感度。
如何选择合适的电容值？
选择晶振电容通常需要结合晶体规格和PCB布局综合考虑。一个通用的计算思路如下：查阅晶体手册，找到其推荐的 CL 值（如 CL = 18pF）。
假设板上杂散电容约为 4pF。反推 C1 和 C2。这时，可以选择标准值27pF或30pF的贴片电容，实际允许有一定偏差，关键是电容匹配对称，避免相位误差。
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