MCU晶體旁邊電容的作用及振蕩電路的分析

絕大多數(shù)的MCU愛(ài)好者對(duì)MCU晶體兩邊要接一個(gè)22pF附近的電容不理解，因?yàn)檫@個(gè)電容有些時(shí)候是可以不要的。參考很多書(shū)籍，講解的很少，往往提到最多的是起穩(wěn)定作用，負(fù)載電容之類(lèi)的話(huà)，都不是很深入理論的分析。

問(wèn)題是很多愛(ài)好者不去關(guān)心這兩個(gè)電容，他們認(rèn)為按參考設(shè)計(jì)做就行了，本人也是如此，直到有一次一個(gè)手機(jī)項(xiàng)目就因?yàn)檫@個(gè)電容出了問(wèn)題，損失了幾百萬(wàn)之后，才開(kāi)始真正的考慮這個(gè)電容的作用。

其實(shí)MCU的振蕩電路的真名叫“三點(diǎn)式電容振蕩電路”。

Y1是晶體，相當(dāng)于三點(diǎn)式里面的電感，C1和C2就是電容，5404和R1實(shí)現(xiàn)一個(gè)NPN的三極管，大家可以對(duì)照高頻書(shū)里的三點(diǎn)式電容振蕩電路。接下來(lái)分析一下這個(gè)電路。

5404必需要一個(gè)電阻，不然它處于飽和截止區(qū)，而不是放大區(qū)，R1相當(dāng)于三極管的偏置作用，讓5404處于放大區(qū)域，那么5404就是一個(gè)反相器，這個(gè)就實(shí)現(xiàn)了NPN三極管的作用，NPN三極管在共發(fā)射極接法時(shí)也是一個(gè)反相器。

接下來(lái)用通俗的方法講解一下這個(gè)三點(diǎn)式振蕩電路的工作原理，大家也可以直接看書(shū)。

大家知道一個(gè)正弦振蕩電路要振蕩的條件是，系統(tǒng)放大倍數(shù)大于1，這個(gè)容易實(shí)現(xiàn)，相位滿(mǎn)足360°，接下來(lái)主要講解這個(gè)相位問(wèn)題：

5404因?yàn)槭欠聪嗥鳎簿褪钦f(shuō)實(shí)現(xiàn)了180°移相，那么就需要C1，C2和Y1實(shí)現(xiàn)180°移相就可以，恰好，當(dāng)C1，C2，Y1形成諧振時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)180移相，這個(gè)大家最簡(jiǎn)單的可以以地作為參考，諧振的時(shí)候，C1、C2上通過(guò)的電流一樣，地在C1、C2中間，所以恰好電壓相反，實(shí)現(xiàn)180移相。

當(dāng)C1增大時(shí),C2端的振幅增強(qiáng)，當(dāng)C2降低時(shí)，振幅也增強(qiáng)。

有些時(shí)候C1，C2不焊也能起振，這個(gè)不是說(shuō)沒(méi)有C1，C2，而是因?yàn)樾酒_的分布電容引起的，因?yàn)楸緛?lái)這個(gè)C1，C2就不需要很大，所以這一點(diǎn)很重要。接下來(lái)分析這兩個(gè)電容對(duì)振蕩穩(wěn)定性的影響。

因?yàn)?404的電壓反饋是靠C2的，假設(shè)C2過(guò)大，反饋電壓過(guò)低，這個(gè)也是不穩(wěn)定，假設(shè)C2過(guò)小，反饋電壓過(guò)高，儲(chǔ)存能量過(guò)少，容易受外界干擾，也會(huì)輻射影響外界。C1的作用對(duì)C2恰好相反。因?yàn)槲覀儾及宓臅r(shí)候，假設(shè)雙面板，比較厚的，那么分布電容的影響不是很大，假設(shè)在高密度多層板時(shí)，就需要考慮分布電容，尤其是VCO之類(lèi)的振蕩電路，更應(yīng)該考慮分布電容。

有些用于工控的項(xiàng)目，建議不要用晶體的方法振蕩，二是直接接一個(gè)有源的晶振

很多時(shí)候大家會(huì)用到32.768K的時(shí)鐘晶體來(lái)做時(shí)鐘，而不是用單片機(jī)的晶體分頻后來(lái)做時(shí)鐘，這個(gè)原因很多人想不明白，其實(shí)這個(gè)跟晶體的穩(wěn)定度有關(guān)，頻率越高的晶體，Q值一般難以做高，頻率穩(wěn)定度不高，32.768K的晶體穩(wěn)定度等各方面都不錯(cuò)，形成了一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，比較容易做高。