晶體振蕩器在電子設計中可以說是無處不在，并且在扮演著非常重要的角色，晶振對電路板的角色好比心臟于人，其重要性不言而喻。MCU無源晶振電路設計指南主要涉及到如何選擇合適的無源晶振電路以及如何設計穩定的振蕩電路。無源晶振電路是MCU中常用的一種時鐘源，它能夠提供穩定的時鐘信號以供MCU正常工作。設計指南通常包括選擇合適的晶振頻率、匹配合適的負載電容、布線和接地等方面的建議。
1-無源晶振起振原理無源晶振需要在諧振電路里才能工作，如單片機，其引腳內部已配套諧振電路，接上無源晶振、匹配好外接電容，上電提供額定激勵功率就可以。晶振具有壓電效應，在石英芯片上加電場會產生機械形變，再加交變電場后，芯片會產生機械振蕩，之間的機械能與電能會相互轉換，主要是通過單片機內部的電激勵來產生固定頻率的機械振動，振動又會產生電流反饋給電路，電路接到反饋后進行信號放大，再次用放大的電信號來激勵晶振機械振動，晶振再將振動產生的電流反饋給電路。
當電路中激勵電信號和晶振的標稱頻率相同時，晶振的振幅就會突然增加，此時會輸出信號強大，頻率穩定的正弦波，整形電路再將正弦波變成方波送到數字電路中供其使用，無源晶振的輸出能力有限，輸出為mW級別的能量，在集成電路內部，往往需要放大數百倍才能使用。晶振與芯片間的連線如同接收天線，走線越長，接收的信號就越強，產生的電能量也越強，當接收到電信號強度超過或接近晶振產生的信號強度時，芯片內部放大電路輸出的將不再是固定頻率的方波了，而是毫無規律的雜訊信號，無法使用。2-選擇指南：第一步：增益裕量(Gainmargin)計算選擇一個晶振(參考MCU的數據手冊確定晶振的頻率)。計算晶振的增益裕量(Gainmargin)并檢查其是否大于5。如果Gainmargin <5，說明這不是一個合適的晶振，應當再挑選一個低ESR值和/或低CL值的晶振，重新第一步。如果Gainmargin >5，進行第二步。第二步：外部負載電容的計算計算CL1和CL2的值，并檢查標定為該計算值的電容是否能在市場上獲得。如果能找到容值為計算值的電容，則晶振可以在期望的頻率正常起振。然后轉到第三步。如果找不到容值為計算值的電容：該應用對頻率要求很高，你可使用一個可變電容并將其調整到計算值，然后轉到第三步。如果對頻率的要求不是特別苛刻，選擇市場上能獲得的電容中容值距計算值最近的電容，然后轉到第三步。第三步：驅動級別及外部電阻的計算計算驅動級別DL（Drive Level）并檢查其是否大于DLcrystal：如果 DL < DLcrystal，沒必要使用外部電阻，祝賀你，你找到了合適的晶振。如果 DL > DLcrystal，你應該計算 RExt （External Resistance，外部電阻）使其確保 DL< DLcrystal 并據此重新計算 Gainmargin。如果 Gainmargin> 5，祝賀你，你找到了合適的晶振。如果 Gainmargin< 5，你別無選擇，再重新挑選另外一個晶振吧。然后重新回到第一步。注意：
僅當晶振上的功耗超過晶振制造商給定的值， REXT才是必需的。否則， REXT的值應當是0。3-晶振的測試和測量晶振的測量需要常用的測量儀器有兩種：示波器和頻率儀。若通過示波器看到看到晶振的正弦波波形或頻率儀顯示正確頻率數字，就說明晶振已正常起振。一般情況下，晶振損壞的可能性極小。
來源：啟芯硬件
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