深入理解晶振,单片机晶振脚原理是什么?

时间:2021-05-07

    晶振是重要元器件之一,本文将对单片机晶振脚的原理加以解析。

    晶振电路需要2个10-30pF级别的电容作为起振用途,10-30pF具体的值根据不同的晶振频率不同的单片机而有所不同,作用都是使晶振起振,如果去掉这2个电容,晶振就不会起振,就没有频率输出,单片机就不会工作。

    也有串并连电阻的  ,正常我们不需要那么做,  的Demo里也是没有的

    XTAL1和XTAL2指的是8051系单片机上常见的用于接“晶振”(晶体谐振器-Crystal Resonator”)的两个引脚。从原理上来说,这两个引脚和MCU内部一个反相器相连接。这个反相器与外部的“晶振”组成一个构成一个皮尔斯振荡器(Pierce oscillator)。因为这个振荡器集成在器件内部的组件实在是不能更简单啦,就一个反相器和一个电阻,非常合适于各种数字IC的设计制造流程。

    原理:

    XTAL1和XTAL2分别是一个反相器的输入和输出。NMOS的反相器是所谓的E-D结构的电路(一个增强型MOS提供逻辑,一个耗尽型MOS提供上拉),在模拟应用的情形下,从XTAL1提供外部时钟是不好的(反馈网络产生不期望的副作用),而把XTAL1接地,直接从XTAL2驱动内部电路并不需要额外的驱动能力。

    CMOS反相器接成振荡电路,可以使用大得多的反馈电阻,直接驱动XTAL1不会有问题,且不允许另外的驱动源连接到XTAL2,故从XTAL1提供外部时钟。

    一份电路在其输出端串接了一个22K的电阻,在其输出端和输入端之间接了一个10M的电阻,这是由于连接晶振的芯片端内部是一个线性运算放大器,将输入进行反向180度输出,晶振处的负载电容电阻组成的网络提供另外180度的相移,整个环路的相移360度,满足振荡的相位条件,同时还要求闭环增益大于等于1,晶体才正常工作。

    晶振输入输出连接的电阻作用是产生负反馈,保证放大器工作在高增益的线性区,一般在M欧级,输出端的电阻与负载电容组成网络,提供180度相移,同时起到限流的作用,防止反向器输出对晶振过驱动,损坏晶振。

    对电路中的一颗“晶振”来说,石英晶体本身具有压电效应,对石英晶体进行适当处理后可以得到一种压电谐振器件,这就是常见的石英晶体谐振器。

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