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[弱电] 单片机晶振电路中的两个小电容要怎样选取?

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发表于 2021-2-28 20:00:19 | 显示全部楼层 |阅读模式
我们在学习MCS-51单片机时会在单片机的第18引脚和19引脚之间加上一个晶振,在晶振的两个引脚上分别接一个小电容,它主要是用来稳定晶振的频率,我们也叫这两个电容是稳频电容,这两个电容的容量该选多大呢?今天我与朋友们聊聊这个问题。
晶振电路中的两个小电容的容量选取在晶振电路中所连接的两个小电容一般容量都是很小的,其容量单位都在皮法(pF)级,这两个电容所用的类型都是属于瓷片电容,我们学过电容类型的特性都知道,对于瓷片电容来说它的高频特性特别好,并且比较稳定。我们所见到的高频电路里所用的电容一般都是瓷片电容。由于晶振电路也属于高频电路,我所用过的单片机晶振一般有6兆赫兹、12兆赫兹和11.0592兆赫兹这三种。对于电路来说它们都应该属于高频振荡电路了,因此应该首选的就是瓷片电容了。
以我做单片机电路的经验来看,我认为对于无源晶振的稳频电容来说,一般其容值都选在 10pF(皮法)到40pF(皮法) 之间,我在做单片机晶振电路时常选用的是30pF的瓷片电容或者22pF的瓷片电容,因为我经过多次的实践,对于12兆赫兹和11.0592兆赫兹的晶振电路选30pF(皮法)的瓷片电容最好,如果找不到30pF(皮法)的用22pF(皮法)的也是可以的。如果我们在做具体晶振电路时,我们也可以 查手册中有具体电容大小的要求,可以根据要求来选电容了,我在做电路时常常是凭经验,是不用去查手册的,我们用20pF、22pF和30pF这三种都是比较好的选择,这是一个长久以来的经验值,它是具有极其普遍的适用性。


晶振通常分为无源晶振和有源晶振两种类型,其实我在制作单片机电路时有时也会用到有源晶振的,对于有源晶振它就不需要瓷片电容来进行稳频了,有源晶振则叫做 oscillator(振荡器),它是一个完整的谐振振荡器,他是利用石英晶体的压电效应来起振,所以有源晶 振需要供电,当我们把有源晶振电路做好后,不需要外接电路,它就可以主动产生振荡频 率,并且可以提供高精度的频率基准,信号质量比无源信号好,有源晶振通常有 4 个引脚,VCC,GND,晶振输出引脚和一个没有用到的悬空引脚。


对于无源晶振来说它自身是无法振荡起来的,它需要芯片内部的振荡电路一起工作才能振荡,它允许不同的电压,但是信号质量和精度较有源晶振差一些。无源晶振一般称之为 crystal(晶体),为了达到稳定的振荡频率,常常就需要瓷片电容来帮忙了。无源晶振有 2 个引脚,这两个引脚作用是等同的,就像是电阻的 两个引脚一样,没有正负之分。对于无源晶振,就是用我们的单片机上的两个晶振引脚接上去就可以了,然后用两个30pF(皮法)瓷片电容,它们的引脚一边接晶振的引脚上,瓷片电容的另一端接地就可以了。

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