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文档简介

1、2015年年9月月15日日MCU晶体振荡电路的设计晶体振荡电路的设计MCU晶体振荡电路的设计晶体振荡电路的设计张明峰张明峰内容简述晶体原理晶体原理振荡振荡电路原理电路原理测量方式测量方式系统设计系统设计晶体原理lC0:制造晶体时电极引入的并联电容lLm:晶体振动时表现出的感抗lCm:晶体振动时表现出的容抗lRm:晶体振动时表现出的阻抗（损耗）考虑到考虑到Rm的值可以忽略不计，晶体的交流等效阻抗表达式为：的值可以忽略不计，晶体的交流等效阻抗表达式为：晶体振荡区域FS：晶体固有串联谐振频率，：晶体固有串联谐振频率，Z=0FA：晶体串联失谐频率，：晶体串联失谐频率，Z趋于无穷大趋于无穷大晶体呈现感抗

2、需要外接并联负载电容，使并联谐振频率为晶体手册标称频率FS和和FA之间阴影区为晶体之间阴影区为晶体并联振荡并联振荡工作区工作区对于给定晶体，不同的对于给定晶体，不同的CL决定了不同的振荡频率决定了不同的振荡频率晶体参数实例CLESRC0ESRC0CL典型的MCU振荡电路构成lMCU片内置反相器，提供振荡环路增益，并产生180度相移（有些MCU可以配置反相器的增益）lRF电阻为片内反相器提供一个线性工作区（有些MCU把RF集成在片内）lC1和C2为移相电容，每个分别产生90度移相，结合反相器的180度移相，环路总计正好是360度移相l若不考虑实际电路存在的分布寄生电容，C1和C2的串联等效值，就

3、是晶体并联谐振的CL值！lRx为驱动衰减电阻，避免晶体过激励RF反馈偏置电阻的作用lRF使片内反相器工作于图中斜线所示的线性放大区 OSC1和OCS2偏置于VDD/2l需参考具体MCU的数据手册选择合理的阻值例如：例如：负载电容CL的计算C1/C2串联等效值电路寄生电容l一般电路设计，CS 约为5-7pFlC1和C2必须为高频特性良好低ESR的陶瓷电容（C0G材质），取值可以不同l所得的CL必须符合晶体厂家提供的器件参数规范晶体激励功率DL和RX示波器有源电流探头测示波器有源电流探头测IQl实测振荡电路电流RMS值l参考晶体参数手册得到最大允许激励功率 典型值50uW-100uW 最大值500uW1mWl调整调整RX值，确保值，确保DL不超过最大值不超过最大值晶体获得的激励功率：晶体获得的激励功率：晶体激励功率测算（方法2）lCtot CL1反相放大器输入端电容 CS电路寄生电容 Cprobe示波器探棒接入电容（5l32KHz500KHz ，确保，确保 SF 3振荡负阻测算法：振荡负阻测算法：附录Colpitts 振荡器l晶体并联谐振电路l高频特性较好

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