你的位置:首页 > 电源管理 > 正文

为何两个电容造成损失几百万?谈MCU晶体旁电容和振荡电路

发布时间:2013-08-21 来源:电子元件技术网论坛 责任编辑:Cynthiali

【导读】和很多工程师一样,我从来都没有关心过MCU晶体两边的电容,认为按参考设计做就行了,但是,有一次做一个手机项目,这个电容出了问题,造成损失几百万。自此,我开始真正的考虑这个电容的作用。原来MCU振荡电路的真名叫“三点式电容振荡电路”……

绝大多数的工程师对MCU晶体两边要接一个22pF附近的电容都不是很理解,因为这个电容有些时候是可以不要的。书籍上对这个的讲解也很少,往往提到最多的是起稳定作用和负载电容之类简短的,都没有进行很深入的分析。

和这些工程师一样,我之前也从来不去关心这两个电容,认为按参考设计做就行了,直到有一次一个手机项目就因为这个电容出了问题,损失了几百万。于是,我开始真正的考虑这个电容的作用。

其实MCU的振荡电路的真名叫“三点式电容振荡电路”。

为何两个电容造成损失几百万?详解MCU晶体旁电容和振荡电路

Y1是晶体,相当于三点式里面的电感,C1和C2就是电容,5404和R1实现一个NPN的三极管,大家可以对照高频书里的三点式电容振荡电路。接下来分析一下这个电路。

5404必需要一个电阻,不然它处于饱和截止区,而不是放大区,R1相当于三极管的偏置作用,让5404处于放大区域,那么5404就是一个反相器,这个就实现了NPN三极管的作用,NPN三极管在共发射极接法时也是一个反相器。

接下来用通俗的方法讲解一下这个三点式振荡电路的工作原理,大家也可以直接看书。

大家知道一个正弦振荡电路要振荡的条件是,系统放大倍数大于1,这个容易实现,相位满足360°,接下来主要讲解这个相位问题:
5404因为是反相器,也就是说实现了180°移相,那么就需要C1,C2和Y1实现180°移相就可以,恰好,当C1,C2,Y1形成谐振时,能够实现180移相,这个大家最简单的可以以地作为参考,谐振的时候,C1、C2上通过的电流一样,地在C1、C2中间,所以恰好电压相反,实现180移相。

当C1增大时,C2端的振幅增强,当C2降低时,振幅也增强。

有些时候C1,C2不焊也能起振,这个不是说没有C1,C2,而是因为芯片引脚的分布电容引起的,因为本来这个C1,C2就不需要很大,所以这一点很重要。接下来分析这两个电容对振荡稳定性的影响。

因为5404的电压反馈是靠C2的,假设C2过大,反馈电压过低,这个也是不稳定,假设C2过小,反馈电压过高,储存能量过少,容易受外界干扰,也会辐射影响外界。C1的作用对C2恰好相反。因为我们布板的时候,假设双面板,比较厚的,那么分布电容的影响不是很大,假设在高密度多层板时,就需要考虑分布电容,尤其是VCO之类的振荡电路,更应该考虑分布电容。

有些用于工控的项目,建议不要用晶体的方法振荡,二是直接接一个有源的晶振

很多时候大家会用到32.768K的时钟晶体来做时钟,而不是用单片机的晶体分频后来做时钟,这个原因很多人想不明白,其实这个跟晶体的稳定度有关,频率越高的晶体,Q值一般难以做高,频率稳定度不高,32.768K的晶体稳定度等各方面都不错,形成了一个工业标准,比较容易做高。
要采购晶体么,点这里了解一下价格!
特别推荐
技术文章更多>>
技术白皮书下载更多>>
热门搜索
 

关闭

 

关闭