601|1

24

帖子

0

资源

一粒金砂(中级)

晶振的负载电容、寄生电容和动态电容及参考值 [复制链接]

石英晶振谐振器(Xtal)作为一种用途广泛的频率元器件,厂家们都在规格书列出了标称频率、频率稳定性、工作温度、负载电容(Load capacitance)等基本参数,有的还提供了寄生电容(Shunt capacitance)和动态电容(Motional capacitance)指标。

 

例如,图1晶振的负载电容CL推荐值为9pF、12.5pF,动态电容C1为6.0fF,寄生电容Cs为1.2pF。那么,这三个电容代表了什么?动态电容单位fF又是一个什么样的量级?

  

 

图片 6.png

图1. 厂商提供的32.768kHz晶振规格书

 

负载电容寄生电容

负载电容(Load capacitance)是以晶振为核心的整个振荡回路的全部有效电容的总和。这个CL值的大小决定着振荡器的工作频率,通过调整负载电容,就可以将振荡器的工作频率调到标称值。

 

 

图片 2.png

图2. 晶体的负载电容和频率的误差的关系图。


负载电容CL由厂家规格书给出,标准值有12.5 pF、16 pF、20 pF、30pF。CL容值大小和谐振频率之间的关系不是线性的。从图2 看出,CL变小时,频率偏差量变大;提高时,频率偏差减小。 

 

图片 4.png

图3. 晶振电路及负电容定义 

 

负载电容CL由CG、CD、CS组成。除了振荡电路中的两个外置电容器外,还包括晶体两个管脚之间的寄生电容(shunt capacitance),IC芯片两个引脚的寄生电容,以及来自PCB的杂散电容。 在图3中,CG是晶体振荡电路输入管脚到gnd的总电容(包括外置的CG电容、微乎其微的晶振引脚两部分);CD是晶体振荡电路输出管脚到gnd的总电容(包括外置的CD电容、微乎其微的晶振引脚两部分);CS是总的寄生电容(shunt capacitance)。 这里,寄生电容(CS)有时也称作并联电容,规格书上可以找到具体值,大小一般为0.2~8pF不等,例如图1所示的规格书中的寄生电容(shunt capacitance)为1.2pF。 至于来自IC芯片引脚的Ci 以及Co,一般可以在芯片手册上查询到。相比CS,芯片的Ci 以及Co 值要小得多,完全可以忽略。 接下来,我们计算外置电容CG和CD的取值大小。为了保持晶体的负载平衡,在实际应用中一般要求CG=CD,这样图3中的公式变为:CL = CG/2 + CS= CD/2 + CS。将图1中的CL、CS数据引入,可得出:CG/2 = CD/2 = CL - CS = 12.5pF - 1.2pF = 11.3pFCG = CD = 22.6pF 值得注意的是,目前很多IC芯片内部已经增加了补偿电容(internal capacitance),用户只需要按照IC芯片datasheet推荐的负载电容值选择合适的石英晶体,不需要再额外增加电容了。但是因为寄生电路的不确定性,实际设计中最好还是为CG/CD预留位置。

 

 动态电容及单位fF

除了负载电容与寄生电容,晶振的特征参数还有容性指标——动态电容(Motional capacitance),有些晶振厂家会提供这个指标,大小一般是几个fF。 这里,我们需要注意fF是一个很小的电容单位:1f = 10-151F = 103mF = 106μF = 109nF = 1012pF = 1015fF1fF = 10-3pF = 10-6nF = 10-9μF = 10-15F 可见,晶振的动态电容(Motional capacitance)是一个非常小的数值,对负载电容影响微乎其微,难怪大多数晶振厂家都不提供这个参数!

此帖出自分立器件论坛

回复

2万

帖子

339

资源

版主

晶振的动态电容对负载不起作用,对什么有影响呢

有点隔行如隔山的感觉,细细研究起来晶振还有这么参数


回复
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

查找数据手册?

EEWorld Datasheet 技术支持

最新文章 更多>>
    关闭
    站长推荐上一条 1/5 下一条

    About Us 关于我们 客户服务 联系方式 器件索引 网站地图 最新更新 手机版

    站点相关: 安防电子 汽车电子 手机便携 工业控制 家用电子 医疗电子 测试测量 网络通信 物联网

    北京市海淀区知春路23号集成电路设计园量子银座1305 电话:(010)82350740 邮编:100191

    电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2022 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved
    快速回复 返回顶部 返回列表