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愛好者對MCU晶體兩邊要接一個22pF附近的電容不理解，因為這個電容有些時候是可以不要的。參考很多書籍，講解的很少，往往提到最多的是起穩(wěn)定作用，負(fù)載電容之類的話，都不是很深入理論的分析。

問題是很多愛好者不去關(guān)心這兩個電容，他們認(rèn)為按參考設(shè)計做就行了，本人也是如此，直到有一次一個手機項目就因為這個電容出了問題，損失了幾百萬之后，才開始真正的考慮這個電容的作用。

其實MCU的振蕩電路的真名叫“三點式電容振蕩電路”。

Y1是晶體，相當(dāng)于三點式里面的電感，C1和C2就是電容，5404和R1實現(xiàn)一個NPN的三極管，大家可以對照高頻書里的三點式電容振蕩電路。接下來分析一下這個電路。

5404必需要一個電阻，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就是一個反相器，這個就實現(xiàn)了NPN三極管的作用，NPN三極管在共發(fā)射極接法時也是一個反相器。

接下來用通俗的方法講解一下這個三點式振蕩電路的工作原理，大家也可以直接看書。

大家知道一個正弦振蕩電路要振蕩的條件是，系統(tǒng)放大倍數(shù)大于1，這個容易實現(xiàn)，相位滿足360°，接下來主要講解這個相位問題：

5404因為是反相器，也就是說實現(xiàn)了180°移相，那么就需要C1，C2和Y1實現(xiàn)180°移相就可以，恰好，當(dāng)C1，C2，Y1形成諧振時，能夠?qū)崿F(xiàn)180移相，這個大家最簡單的可以以地作為參考，諧振的時候，C1、C2上通過的電流一樣，地在C1、C2中間，所以恰好電壓相反，實現(xiàn)180移相。

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

有些時候C1，C2不焊也能起振，這個不是說沒有C1，C2，而是因為芯片引腳的分布電容引起的，因為本來這個C1，C2就不需要很大，所以這一點很重要。接下來分析這兩個電容對振蕩穩(wěn)定性的影響。

因為7404的電壓反饋是靠C2的，假設(shè)C2過大，反饋電壓過低，這個也是不穩(wěn)定，假設(shè)C2過小，反饋電壓過高，儲存能量過少，容易受外界干擾，也會輻射影響外界。C1的作用對C2恰好相反。因為我們布板的時候，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，就需要考慮分布電容，尤其是VCO之類的振蕩電路，更應(yīng)該考慮分布電容。

有些用于工控的項目，建議不要用晶體的方法振蕩，二是直接接一個有源的晶振

很多時候大家會用到32.768K的時鐘晶體來做時鐘，而不是用單片機的晶體分頻后來做時鐘，這個原因很多人想不明白，其實這個跟晶體的穩(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，形成了一個工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，比較容易做高。