一文了解晶振搭配电容适配

晶振在现实应用中不可或缺，缺少晶振，目前实现的诸多技术将不再可用，如 PC 内部的时钟等。对于晶振，小编曾带来诸多介绍。而本文对晶振的讲解，主要在于解释晶振为何要搭配电容使用，并与大家共同探讨 16M 晶振应当搭配多大电容使用。

一、晶振为什么要配电容

晶振负载电容取值直接关系到调频的准确度。如果负载电容不够准确，那么买来的晶体准确度就会差。扬兴教你怎么计算负载电容，计算公式：晶振的负载电容=[(Cd*Cg)/(Cd Cg)] Cic △C 式中 Cd，Cg 为分别接在晶振的两个脚上和对地的电容，Cic(集成电路内部电容) △C(PCB 上电容)一般为 3 至 5pf。

晶振为什么要加电容、需要配多大电容这要根据晶振的规格和电路中的因素来确定，同是 16MHZ 的晶体谐振器，其负载电容值有可能不一样，如 10PF，20PF。负载电容值是在其生产加工过程中确定的，无法进行改变。购买晶振时应该能得到准确的规格书。

晶振在电路中使用时，应满足 CL=C+CS.

·CL 为规格书中晶振的负载电容值，

·C 为电路中外接的电容值(一般由两颗电容通过串并联关系得到)，

CS 为电路的分布电容，这和电路的设计，元器件分布等因素有关，值不确定，一般为 3 到 5PF. 所以据以上公式就可以大概推算出应该使用的电容值，而且这一电容值可以使晶振工作在其标称频率附近。

如：我用的 430 的单片机，8M 晶振，配的是 12pF 的电容，其实容量的大小没必要多准确，几皮法到十几皮法都可以的。

估计都差不多，你看看芯片资料上应该有。单片机中的外接晶振为什么要并上两个电容 ?为什么好要接到啊?

1. 为了要满足谐振的条件。 具体讲就是：晶体元件的负载电容是指在电路中跨接晶体两端的总的外界有效电容。是指晶振要正常震荡所需要的电容。一般外接电容，是为了使晶振两端的等效电容等于或接近负载电容。不是所有晶体振荡电路都需要匹配电容。是否需要由振荡电路的形式决定，分析时需采用晶体的等效模型。

2. 接地：晶体旁边的两个电容接地， 实际上就是电容三点式电路的分压电容， 接地点就是分压点。 以接地点即分压点为参考点， 振荡引脚的输入和输出是反相的，但从并联谐振回路即石英晶体两端来看， 形成一个正反馈以保证电路持续振荡当然，你也可以这样理解： 晶振的标称值在测试时有一个“负载电容”的条件，在工作时满足这个条件，振荡频率才与标称值一致，也就是说，只有连接合适的电容才能满足晶振的起振要求，晶振才能正常工作。

二、16M 晶振要配多大电容

晶振分有源晶振和无源晶振。

对于有源晶振，是指自己内部集成有振荡电路的，加上电源后自己可以产生波形的，大部分都是默认 15pF 负载 Max 的，当负载过大时，波形可能会变形。不过也有一部分产品采用的是大负载的 IC，负载可达 50pF Max，这种产品一般要单独订做。

对于无源晶振，一般也叫晶体。需要有外加的电路才能起振的，所需的负载一般和使用的环境等有关，这多是由电路的设计中决定的，负载小到 5pF，大到 100pF 以上都有。这个负载电容影响晶振的工作频率。 这要根据晶振的规格和电路中的因素来确定，同是 16MHZ 的晶体谐振器，其负载电容值有可能不一样，如 10PF，20PF。负载电容值是在其生产加工过程中确定的，无法进行改变。购买晶振时应该能得到准确的规格书。晶振在电路中使用时，应满足 CL=C+CS.CL CL 为规格书中晶振的负载电容值，C 为电路中外接的电容值(一般由两颗电容通过串并联关系得到)，CS 为电路的分布电容，这和电路的设计，元器件分布等因素有关，值不确定，一般为 3 到 5PF. 所以根据以上公式就可以大概推算出应该使用的电容值，而且这一电容值可以使晶振工作在其标称频率附近。

为什么晶振那么重要，如何匹配晶振电容呢？

一、什么是晶振

了解晶振之前，我们先来看一下我们最为熟悉的51单片机，我们都知道51单片机最小系统包括供电电源、复位电路以及晶振系统。

这是CPU能跑起来的最基本条件。由此我们可以看到晶振在电路当中的作用，那就是晶振电路用于产生时间频率基准，为CPU提供精准的时基，就好比我们的心脏，为我们提供脉搏。有些用的是外部的晶振，比如下图所示，有些CPU可以用内部晶振，但是内部晶振一般精度不够高。

二、晶振匹配电容

选择晶振时候通常都要选择晶振的外部电容，外部电容一般都是两个容量相同的电容且容量很小，晶振的datasheet里面会标出负载电容容量，如下图所示，此8MHz的Load Capacitance(CL)为20pF，这个电容取决于外部的两个电容以及电路板等效杂散电容之和，即CL=C1//C2+Cs，其中C1、C2为外部两个电容，Cs为电路板的等效杂散电容，由于电路板、元器件、封装，PCB走线不同，这个容量有所不同，按照经验来，通常取Cs为2～5pF，因此在画电路板时候C1和C2这两个电容要尽可能的靠近晶振。并且我们会注意到晶振匹配的电容都不会很大，基本上都是pF级。

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