晶振的负载电容应该怎么选择
2025-04-27
选择晶振的负载电容（Load Capacitance, CL）是确保电路稳定振荡的关键步骤。以下是具体方法和注意事项：
1. 理解负载电容的作用
负载电容是晶振两端连接的外部电容（通常为C1和C2），它与晶振的等效电容共同构成谐振回路。正确的负载电容能确保振荡频率准确性和稳定性。
2. 关键参数
晶振标称负载电容（CL）：
晶振规格书中会明确标出负载电容值（如12pF、18pF、20pF等）。设计时需匹配此值。
电路杂散电容（Cs）：
包括PCB走线、芯片引脚等寄生电容（通常3~5pF，需实际测量或估算）。
3. 计算公式
负载电容计算公式：
CL = (C1 × C2) / (C1 + C2) + Cs
CL：晶振标称负载电容（单位：pF）
C1, C2：外部连接的两个电容（通常对称取值）
Cs：电路杂散电容（一般3~5pF）
分步示例（以CL=18pF, Cs=5pF为例）
计算目标：
要求 (C1×C2)/(C1+C2) = CL目标 - Cs = 18pF - 5pF = 13pF
对称取值（C1=C2时）：
简化公式：
C1 = C2 = 2 × 目标值 = 2 × 13pF = 26pF
（实际选用27pF或22pF等标准值）
验证公式：
(27pF × 27pF) / (27pF + 27pF) = 729/54 ≈ 13.5pF 总CL = 13.5pF + 5pF = 18.5pF（接近标称值，可接受）
4. 选择步骤
确认晶振的CL值：查看晶振规格书（如12pF、18pF等）。
估算杂散电容：根据PCB布局，通常取3~5pF（高频或复杂布线需实测）。
计算外部电容：
若晶振CL=20pF，Cs=4pF，则需 。
对称设计时，（可选标准值33pF）。
验证调整：
用频率计或示波器测试实际频率，微调电容值（如换为30pF或27pF）以匹配标称频率。
5. 注意事项
电容容差：选择5%精度的高质量陶瓷电容（如NP0/C0G材质）。
不对称设计：若 （如为了起振优化），需重新计算等效电容。
无源晶振 vs. 有源晶振：
无源晶振（需外部电容）必须匹配负载电容。
有源晶振（自带振荡电路）无需外部电容，但需注意输入电容匹配。
高频晶振：更高频率（如26MHz以上）对寄生电容更敏感，需缩短走线并减小Cs。
6. 常见问题
频率偏差大：可能是负载电容不匹配或杂散电容估算错误。
不起振：检查电容值是否过大（导致增益不足）或过小（频率偏移）。
温度漂移：在宽温环境中，选择温度稳定性高的电容和晶振。
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