晶振 E.S.R與C

圖中CI,C2這兩個(gè)電容就叫晶振的負(fù)載電容，分別接在晶振的兩個(gè)腳上和對地的電容，一般在幾十皮法。它會影響到晶振的諧振頻率和輸出幅度，一般訂購晶振時(shí)候供貨方會問你負(fù)載電容是多少。

晶振的負(fù)載電容=[(Cd*Cg)/(Cd+Cg)]+Cic+△C

式中Cd,Cg為分別接在晶振的兩個(gè)腳上和對地的電容,Cic（集成電路內(nèi)部電容）+△C（PCB上電容）經(jīng)驗(yàn)值為3至5pf。因此，晶振的數(shù)據(jù)表中規(guī)定12pF的有效負(fù)載電容要求在每個(gè)引腳XIN 與 XOUT上具有22pF（2 * 12pF = 24pF = 22pF + 2pF 寄生電容）。 兩邊電容為Cg,Cd,負(fù)載電容為Cl, cl=cg*cd/(cg+cd)+a
就是說負(fù)載電容15pf的話，兩邊兩個(gè)接27pf的差不多了，

各種邏輯芯片的晶振引腳可以等效為電容三點(diǎn)式振蕩器。晶振引腳的內(nèi)部通常是一個(gè)反相器, 或者是奇數(shù)個(gè)反相器串聯(lián)。在晶振輸出引腳 XO 和晶振輸入引腳 XI 之間用一個(gè)電阻連接, 對于 CMOS 芯片通常是數(shù) M 到數(shù)十M 歐之間. 很多芯片的引腳內(nèi)部已經(jīng)包含了這個(gè)電阻, 引腳外部就不用接了。這個(gè)電阻是為了使反相器在振蕩初始時(shí)處于線性狀態(tài), 反相器就如同一個(gè)有很大增益的放大器, 以便于起振. 石英晶體也連接在晶振引腳的輸入和輸出之間, 等效為一個(gè)并聯(lián)諧振回路, 振蕩頻率應(yīng)該是石英晶體的并聯(lián)諧振頻率. 晶體旁邊的兩個(gè)電容接地, 實(shí)際上就是電容三點(diǎn)式電路的分壓電容, 接地點(diǎn)就是分壓點(diǎn). 以接地點(diǎn)即分壓點(diǎn)為參考點(diǎn), 振蕩引腳的輸入和輸出是反相的, 但從并聯(lián)諧振回路即石英晶體兩端來看, 形成一個(gè)正反饋以保證電路持續(xù)振蕩. 在芯片設(shè)計(jì)時(shí), 這兩個(gè)電容就已經(jīng)形成了, 一般是兩個(gè)的容量相等, 容量大小依工藝和版圖而不同, 但終歸是比較小, 不一定適合很寬的頻率范圍. 外接時(shí)大約是數(shù) PF 到數(shù)十 PF, 依頻率和石英晶體的特性而定. 需要注意的是: 這兩個(gè)電容串聯(lián)的值是并聯(lián)在諧振回路上的, 會影響振蕩頻率. 當(dāng)兩個(gè)電容量相等時(shí), 反饋系數(shù)是 0.5, 一般是可以滿足振蕩條件的, 但如果不易起振或振蕩不穩(wěn)定可以減小輸入端對地電容量, 而增加輸出端的值以提高反饋量. . 一般芯片的 Data sheet 上會有說明。

另：

1.匹配電容-----負(fù)載電容是指晶振要正常震蕩所需要的電容。一般外接電容，是為了使晶振兩端的等效電容等于或接近負(fù)載電容。要求高的場合還要考慮ic輸入端的對地電容。一般晶振兩端所接電容是所要求的負(fù)載電容的兩倍。這樣并聯(lián)起來就接近負(fù)載電容了。

2．負(fù)載電容是指在電路中跨接晶體兩端的總的外界有效電容。他是一個(gè)測試條件，也是一個(gè)使用條件。應(yīng)用時(shí)一般在給出負(fù)載電容值附近調(diào)整可以得到精確頻率。此電容的大小主要影響負(fù)載諧振頻率和等效負(fù)載諧振電阻。

3．一般情況下，增大負(fù)載電容會使振蕩頻率下降，而減小負(fù)載電容會使振蕩頻率升高

4．負(fù)載電容是指晶振的兩條引線連接IC塊內(nèi)部及外部所有有效電容之和，可看作晶振片在電路中串接電容。負(fù)載頻率不同決定振蕩器的振蕩頻率不同。標(biāo)稱頻率相同的晶振，負(fù)載電容不一定相同。因?yàn)?strong>石英晶體振蕩器有兩個(gè)諧振頻率，一個(gè)是串聯(lián)揩振晶振的低負(fù)載電容晶振：另一個(gè)為并聯(lián)揩振晶振的高負(fù)載電容晶振。所以，標(biāo)稱頻率相同的晶振互換時(shí)還必須要求負(fù)載電容一至，不能冒然互換，否則會造成電器工作不正常。

負(fù)載電容（請參閱數(shù)據(jù)表中的具體說明）

注：有效負(fù)載電容
晶振制造商通常會在晶振的數(shù)據(jù)表中定義有效負(fù)載電容。從電子學(xué)角度來說，電容器以串行方式連接到引腳XIN 與XOUT上，這時(shí)有效負(fù)載電容為：
C(eff) = {C(XIN) ? C(XOUT)}/{C(XIN) + C(XOUT)}
因此，晶振的數(shù)據(jù)表中規(guī)定12pF的有效負(fù)載電容要求在每個(gè)引腳XIN 與 XOUT上具有22pF（2 * 12pF = 24pF = 22pF + 2pF 寄生電容）。 MSP430x1xx 與 MSP430x3xx 系列為32kHz振蕩器提供了約12pF的固定集成負(fù)載電容器，并且無需任何其它外部負(fù)載電容器即可支持需要6pF有效負(fù)載電容的晶振。高頻率 XTAL 振蕩器無內(nèi)置負(fù)載電容器。 MSP430x4xx 系列為低頻率與高頻率模式下的LFXT1 振蕩器提供了軟件可選的集成負(fù)載電容器。該器件數(shù)據(jù)表中提供了可選值。XT2 振蕩器沒有任何內(nèi)置負(fù)載電容器。
ESR
為了確保振蕩器操作穩(wěn)定，MSP430x1xx 與MSP430x3xx 系列均需要ESR < 50kOhm的32kHz晶振。MSP430x4xx 系列的低功耗振蕩器需要ESR < 100kOhm的 32kHz 晶振。 高頻率晶振的建議 ESR 值是 <= 40Ohms（頻率為8MHz時(shí)）。與建議的最大值相比，ESR的值越低，振蕩器啟動性能與穩(wěn)定性也越好。
設(shè)計(jì)考慮事項(xiàng)：
使晶振、外部電容器（如果有）與 MSP430 之間的信號線盡可能保持最短。當(dāng)非常低的電流通過MSP430晶振振蕩器時(shí)，如果線路太長，會使它對 EMC、ESD 與串?dāng)_產(chǎn)生非常敏感的影響。而且長線路還會給振蕩器增加寄生電容。
如果MSP430在插座中：請注意插座會給振蕩器增加寄生電容。
盡可能將其它時(shí)鐘線路與頻繁切換的信號線路布置在遠(yuǎn)離晶振連接的位置。
當(dāng)心晶振和地的走線
將晶振外殼接地
當(dāng) VCC < 2.5 V 時(shí)，MSP430x1xx 的 LFXT1 振蕩器要求在LF模式下使用從XOUT 到 VSS 的 5.1MOhm 電阻器。

一般電容的計(jì)算公式是：