晶振负载：有源晶振的负载你知道几种呢？

　• 正弦波：负载50欧姆或1k欧姆;

　　• 方波：N个TTL负载或N个PF电容;

　　• 准正弦波：10K欧姆并联10PF电容;

　　此外还有差分输出PECL、LVDS等高频(100MHz以上)常用的，实际使用中晶振的输出个别用于驱动以下电路形式：

　　• 同轴电缆类的长线输出

　　• 滤波器类的电路的输出

　　以上两种电路个别适用于50欧姆的负载。这是因为以上两种电路个别需要50欧姆负载作匹配，在射频领域还有75欧姆、300欧姆等特性阻抗，需要时要加以说明。此类的输出波形最适宜的为正弦波，正弦波经过长线传输后波形只是幅度有所衰减，波形并不会有畸变。

　　• 门电路的输入：

　　要驱动门电路，须要讲究高电平、低电平、占空比、上升沿、下降沿等指标，否则难以顺利驱动。因而方波是最适宜的波形。门电路也有TTL和CMOS门的区分，但目前主流的电路都实现了TTL/CMOS的兼容，作为高阻抗的输入，其输入的电阻成分阻值很大，但具备肯定的容性阻抗。例如典范的74HC04与非门的输入阻抗约为3.5PF(有时候晶振输出不止驱动一个门，因而方波负载个别为15PF，这样能够驱动3~4个门，有种高驱动才能的重负载为50PF，能够驱动十几个门)。

　　• 代替晶体谐振器作为振荡电路的输入 ：

　　在很多电子芯片中都能够直接使用晶体谐振器做为时钟脉冲产生器，假如要求更高质量的时钟，也会用到晶体振荡器。例如常用的单片机AT89C51，其管脚XTAL1和XTAL2本是用来接晶体谐振器的(另外须要2个电容)，假如用来接晶体振荡器：分析其内部电路可知，XTAL1脚为其内部振荡电路的输入端，输入阻抗很高，放大倍数很大，因而较小的波形就能够使其触发工作(峰峰值100mV~1V)，特别适宜于准正弦波的驱动。正弦波输出的晶振也能够对其驱动，但需要在输入端加阻抗匹配电阻，对晶振的输出也是一种浪费。方波输出的晶振也能够对其驱动，但因方波输出幅度太大，存在过分驱动的嫌疑，过分驱动的害处就是会使时钟电路的噪声变大，假如对噪声不敏感，也能够这样用。方波输出的晶振最好接入XTAL2管脚，XTAL2管脚是门电路输入和输出的并联，其输入阻抗较低，须要的驱动电平较大(至少要达到TTL电平低电平小于0.4V，高电平大于2.4V的规范)。用正弦波或准正弦波须要其带负载时峰峰值达到2V以上才能够。说明：接晶体振荡器时，管脚上的2个电容个别是不须要的。

　　• 三极管、高速运放电路的输入 ：

　　有时候用户为实现整形、放大等目标，用三极管、高速运放对晶振波形进行处理，这种状况下负载阻抗个别不是太重，用正弦波的波形最为适宜。须要提供负载、波形幅度等参数。

　　• 对EMI、频率干扰有特别要求的电路 ：

　　这种电路要求输出的高次谐波成分很小，因而不论驱动的是什么电路，都以正弦波为最好。

　　方波输出分为：TTL电平和CMOS电平在：

　　TTL电平输入低电平<=0.8V，高电平>=2.0V;输出低电平<0.4V，高电平>2.4V，最大低电平和最小高电平之间是无效电压;

　　CMOS电平输入低电平<0.3Vcc，输入高电平>0.7Vcc，输出低电平<0.1Vcc(接近于0)，输出高电平>0.9Vcc(接近于电源电压);

　　8MHZ有源晶振输出的波形如下：频率是8MHZ，峰峰值是800mV的正弦波。示波器负探头接地,正探头接晶振的正端,示波器会有相关频率的正弦波和频率值。

详细讲解晶振，一篇文章学会计算晶振的负载电容，电阻选型（1）

前言

作为一名硬件工程师，从接触单片机的那天，就看到MCU的旁边经常看到会用到晶振，经常的旁边往往会放两个电容，有时候还会再放个电阻，很多硬件工程师都是看别的工程师放多大的电容，电阻，自己也跟着放，这样也没错，但是知其然不知其所以然，对你的硬件水平提高是没有任何帮助的，今天我们就讲一下晶振电路，以及晶振外围阻容器件的选型计算，下一篇文章会讲晶振和MCU是否匹配已经晶振常见问题处理。

晶振

晶振电路

晶振电路有两种，一种是Pierce电路，另外一种是Colpitts电路，其实就是两种晶振拓扑，比较常用的是Pierce电路。所以我们大概介绍一下Colpitts电路的特点就跳过了，采用Colpitts电路的晶振的缺点是晶振两端会有杂散电抗，此时比较难考虑杂散电抗的影响，说白了就是计算起来比较麻烦，电路可靠性也更低，还会在晶振两端形成DC偏置电压，有点是电路有振幅限制，从而功耗更低，对外部电路辐射干扰更小。

我们重点要介绍的是Pierce电路，具体电路就是下图这种形式，也是最常见的拓扑图，该电路一般由非门电路（增益特别大的运放），反馈电阻，负载电容构成，电容和晶振是外置的，一般要自己选型，运放和反馈电阻一般集成在IC内部，启动速度更快，可靠性更高，所以说除非有很严苛的功耗要求，一般推荐使用此电路。

1）Rs是限流电阻，Rs的值越小，晶振启动速度越快，为了避免晶振过驱动，Rs也不能过小，在高频晶振中，Rs可以短路。

2）Rb是反馈电阻，为运放输入提供反馈，让运放工作在线性区，当运放工作在线性区时，晶振才能正常起振，当然反馈电阻Rb也会影响运放的环路增益，反馈电阻越大，增益越大。

阻容元件计算

1）负载电容计算

Cl=(C1*C2) / (C1+C2)+Cs+Cp

Cs就是晶振内部的杂散电容，晶振规格书中一般会标出该值，Cp就是PCB板上的走线以及晶振引脚的寄生电容，Cs和Cp的电容加起来总计2-8pF，最准确的方法是通过测试晶振输出波形来确认负载电容是否合适。负载电容越大，晶振频率越低。C1越大，反馈越弱，越不利于晶振起振，晶振就无法稳定工作，当然了反馈过强，会导致晶振过驱动，也会有问题。

大家需要注意的是负载电容一定要选用NP0或C0G电容才可以,温度稳定性更高，这样频率才会更稳定。

2）反馈电阻计算

反馈电阻的作用是让晶振电路的反相器工作在线性区，也就是下图的阴影区时，这时候电路没有饱和，属于负反馈放大电路，才会稳定持续工作，反馈电阻的作用就在这里，那么反馈电阻怎么计算呢？我查阅了很多文档，都没有给出计算公式，但是找到了一份配置表，大家可以参考。

晶振输入输出关系图

反馈电阻选型表

总结

今天我们就讲到这里了，明天我们会接着讲一下晶振电路和MCU的兼容性计算，这点非常重要，因为晶振电路到底行不行还要看你选的MCU是否认可，那么怎么通过计算确认呢？明天再说了。

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