晶振电路

1 起振电容的选择

一般 MCU 晶振旁边会有2个起振电容，晶振只有在外部所接电容为匹配电容的情况下，晶振的振荡频率才能保证在标称频率附近的误差范围内。

从原理上讲直接将晶振接到单片机上，单片机也可以工作。但这样构成的振荡电路中会产生偕波(其他频率的波),这个波对电路的影响不大,但会降低电路的时钟振荡器的稳定性。为了电路的稳定性，建议在晶振的两引脚处接入两个瓷片电容接地来削减偕波对电路稳定性的影响，因此晶振必须配有起振电容，但电容的具体大小没有什么普遍意义上的计算公式，不同芯片的要求不同，有些基本原则：

每一种晶振都有各自的特性，因此得按制造厂商所提供的数值选择外部元器件

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，比较常用的为15p ~ 30p之间。最好按照所提供的数据来，如果没有，一般是 30pF 左右。太小了不容易起振

晶振在电气上可以等效成一个电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络，电工学上这个网络有两个谐振点，较低频率的为串联谐振，较高频率的为并联谐振。由于晶体自身的特性致使这两个频率的距离相当的接近，在这个极窄的频率范围内，晶振等效为一个电感，所以只要晶振的两端并联上合适的电容它就会组成并联谐振电路

这个并联谐振电路加到一个负反馈电路中就可以构成正弦波振荡电路，由于晶振等效为电感的频率范围很窄，所以即使其他元件的参数变化很大，这个振荡器的频率也不会有很大的变化。

晶振有一个重要的参数，那就是负载电容值，选择与负载电容值相等的并联电容，就可以得到晶振标称的谐振频率。一般的晶振振荡电路都是在一个反相放大器（注意是放大器不是反相器）的两端接入晶振，晶振的两端接两个电容，每个电容的另一端再接到地，这两个电容串联的容量值就应该等于负载电容

另外，特别地注意，一般 IC 的引脚都有等效输入电容，这个不能忽略

在某些情况下，也可以通过调整这两个电容的大小来微调振荡频率，当然可调范围一般在10ppm量级

串电阻是降低驱动功率，避免过激励，并电阻是为了帮助起振，串的电阻一般都是百欧姆级，并的一般都上M，很怀疑楼主这个电路是否能正常工作

选型提示：

一般的晶振的负载电容为 15p 或 12.5p，如果再考虑元件引脚的等效输入电容，则两个22p的电容构成晶振的振荡电路就是比较好的选择
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
在许可范围内，电容 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
应使C2值大于C1值，这样可使上电时，加快晶振起振

2 晶振串并联电阻作用

晶振串联的电阻常用来预防晶振被过分驱动。晶振过分驱动会逐渐损耗晶振的接触电镀，这将引起频率的上升，并导致晶振的早期失效。

晶振输入输出连接的电阻作用是产生负反馈，保证放大器工作在高增益的线性区，一般在M欧级，输出端的电阻与负载电容组成网络，提供180度相移，同时起到限流的作用，防止反向器输出对晶振过驱动，损坏晶振

电阻的作用是将电路内部的反向器加一个反馈回路，形成放大器，当晶体并在其中会使反馈回路的交流等效按照晶体频率谐振，由于晶体的Q值非常高，因此电阻在很大的范围变化都不会影响输出频率。过去，曾经试验此电路的稳定性时，试过从100K～20M都可以正常启振，但会影响脉宽比的

Xin和Xout的内部一般是一个施密特反相器,反相器是不能驱动晶体震荡的.因此,在反相器的两端并联一个电阻,由电阻完成将输出的信号反向 180度反馈到输入端形成负反馈,构成负反馈放大电路.晶体并在电阻上,电阻与晶体的等效阻抗是并联关系,自己想一下是电阻大还是电阻小对晶体的阻抗影响小大?

下图所示的一个晶振电路中：

电路在其输出端串接了一个2M欧姆的电阻，在其输出端和输入端之间接了一个10M欧姆的电阻，这是由于连接晶振的芯片端内部是一个线性运算放大器，将输入进行反向180度输出，晶振处的负载电容电阻组成的网络提供另外180度的相移，整个环路的相移360度，满足振荡的相位条件，同时还要求闭环增益大于等于1，晶体才正常工作

晶体的Q值非常高, 如何理解Q值高呢？晶体的串联等效阻抗是 Ze = Re + jXe, Re<< |jXe|, 晶体一般等效于一个Q很高很高的电感，相当于电感的导线电阻很小很小。Q一般达到10^-4量级。为了避免信号太强打坏晶体的。电阻一般比较大，一般是几百K。串进去的电阻是用来限制振荡幅度的，并进去的两颗电容根据LZ的晶振为几十MHZ一般是在20~30P左右，主要用与微调频率和波形，并影响幅度，并进去的电阻就要看 IC spec了，有的是用来反馈的，有的是为过EMI的对策。可是转化为并联等效阻抗后，Re越小，Rp就越大，这是有现成的公式的。晶体的等效Rp很大很大。外面并的电阻是并到这个Rp上的，于是，降低了Rp值 -----＞增大了Re -----＞降低了Q。

通过精确的分析还可以知道，对频率也会有很小很小的影响

晶振串联电子和并联电阻的四大作用：

电阻取值影响波形的脉宽
并联降低谐振阻抗，使谐振器易启动
配合IC内部电路组成负反馈、移相，使放大器工作在线性区
限流防止谐振器被过驱

3 贴片晶振

3.1 概述

贴片晶振是一种无突出引脚的的晶体振荡器,能提供高精度振荡，采用表面贴装工艺，更加有利于自动化设备批量快速焊接在电路板上。目前广泛应用于手机,　电脑周边数码相机，MP3，U盘等高新技术产业，频率精度可以达到 2ppm

贴片晶振也分为无源晶振和有源晶振两种类型，无源晶振和有源晶振（谐振）的英文名不同，无源晶振为crystal（晶体），而有源晶振则叫做oscillator（振荡器）

贴片晶振的主要封装有：8045，7050，6035，5070，5032，4025，3225，2520，1510，其中6035，4025这两种体积不常用

3.2 规格与封装

台湾鸿星目前常规品主要生产6大系列：

1、HXO-SC&SD&SE系列： 频率范围1.544~80.000MHZ，  封装3225   规格尺寸3.2x2.5x1.2mm； 工作电压：2.8V or 3.3V or 1.8V  ±10ppm

2、HXO-53系列：       频率范围1.544~125.000MHZ， 封装5032   规格尺寸5.0*3.2*1.3mm； 工作电压：5.0V                  ±10ppm

3、HXO-56 & 57 & 59：频率范围1.544~125.000MHZ， 封装5032   规格尺寸5.0*3.2*1.3MM， 工作电压：3.3V & 1.8V & 2.5V     ±10ppm

4、HXO-33：          频率范围1~125.000MHZ；     封装7050   规格尺寸7.0*5.0*1.5MM； 工作电压：5V                     ±10ppm

5、HXO-36&37&39：    频率范围1~125.000MHZ；     封装7050   规格尺寸7.0*5.0*1.5MM； 工作电压：2.8V or 3.3V or 1.8V   ±10ppm

6、HXO-43 & 46：     频率范围1~66.667MHZ；      封装1498   规格尺寸14*9.8*4.7mm；  工作电压：5.0V or 3.3V           ±10ppm

3.3 型号命名

鸿星晶振的型号命名方法：

常见贴片晶振型号推荐：

D36B32.7680M
D36B0.032768NNS：3.3V-32.768K

4 温补晶振

温度补偿晶体振荡器，TCXO (Temperature Compensated Crystal Oscillators)

温补晶振属于有源晶振（要接电源），它是在普通晶振的基础上，加了一个温度补偿网络，从信号特征上它主要分为模拟温补晶振和数字温补晶振两种，也可从补偿方式分为：直接温度补偿晶体振荡器和间接温度补偿晶体振荡器

温补晶振接上电源和地就有输出，常用的电压有3.3V，5V，9V，12V 等

4.1 应用领域

晶振在很多电子产品和通信设备上用到，要用到温补晶振的话一般稳定度会比较高了，是用于对稳定度要求比较高的设备，比如通信设备、要用到压控说明该设备使用的的时间会比较久，不是消费类电子产品

4.2 主要品牌

全球高端的军工级别晶振厂商主要在美国、俄罗斯、和少数欧洲国家。他们的产品大多对中国禁售

日本的晶振厂商主要是针对民用的，所以市场占有率很高，但是欧美和日本产品主要在高端产品中具有相对优势，而常规品方面国内外差距并不明显。

如果您对产品的品质要求较高，对中国大陆地区的品牌缺乏信任，可以选择台湾鸿星hosonic的温补晶振产品。台湾鸿星晶振的年销售额多年以前已经跻身全球排名前十位，主要市场为欧美等发达国家市场。作为日系产品的替代选择应为不二之选

4.3 主要参数范围

温补晶振的常见频率：10MHZ、12.288MHZ、12.8MHZ、16.32MHZ、16.367667MHZ、16.368MHZ、16.369MHZ、16.8MHZ、20MHZ、24MHZ、28.80MHZ、30.72MHZ 50MHZ、52MHZ等

封装尺寸有：2520、3225、5032

精度有：±0.28ppm、±0.5ppm、±1.0ppm、±2.0ppm等