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晶振电路在单片机中的作用

2021-12-21

单片机方案设计鼎盛合分享晶振电路在单片机中的作用。单片机系统必须要时钟脉冲的,他的作用就像心跳或者钟表的滴答。如果没有心脏起跳,单片机无法工作,晶振值越大,单片机运行速度越快,有时并不是速度越快越好,对于电子电路而言,速度够用就是最好,速度越快越容易受干扰,可靠性越差!

时钟脉冲由内部RC振荡电路(有的单片机内没有)产生或外部晶振电路产生。晶振可为电路提供基本的时钟信号,通常晶振应用在电路系统中,有利于各部分保持同步,没有晶振支持,部分微处理芯片将无法工作,晶振通常与锁相环电路配套使用,以支持电路系统所需的时钟频率运行,常应用在单片机、DSP、ARM等电路及接口。
通常晶振振荡电路是在反相放大器两端接入,晶振两端并联连接两个电容,每个电容的另一端再连接到地,将形成一个正弦波振荡电路。晶体振荡器分为有源晶振和无源晶振。有源晶振是一个完整的谐振振荡器。无源晶振需借助芯片内部的时钟电路产生振荡,其自身无法振荡。
内部RC振荡电路在此不过多阐述,下面我们来说下外部晶振电路。

 外部晶振电路如图所示。除了晶振外还有两个电容。这两个电容一般容值比较小,约十几二十几皮法,有起振作用,一般称之为匹配电容或谐振电容。不同芯片、不同晶振组合场合,根据谐振负载,需要选择合适的的电容才能满足晶振的起振要求,单片机才能正常运行。选择合适的匹配电容有个公式,如下:
CL = C1*C2 / (C1+C2) + CS

CL为晶振的负载电容值,通过查询晶振的数据手册可以获得,CS为电路板的寄生电容,我们一般取 3~5pF,取C1 = C2,那么公式可以简化成如下:

CL = C1 / 2 + CS