皮爾斯晶振電路的參數(shù)計(jì)算

今天看一下皮爾斯晶振電路，就長(zhǎng)下面這個(gè)樣子。

皮爾斯晶振電路

來(lái)看一下電路參數(shù)作用及如何計(jì)算，幫助更好地設(shè)計(jì)MCU的晶振電路。

： 晶振內(nèi)部反饋電阻，它的作用是使反向器作為放大器工作，并接在Vin和Vout上，使放大器的Vout = Vin，從而強(qiáng)制它運(yùn)行在線(xiàn)性區(qū)內(nèi)。

不同的晶振，反饋電阻不一樣，如下ST給出了對(duì)應(yīng)的范圍。

不同頻率晶振反饋電阻的范圍

這個(gè)參數(shù)我們可以不用管。

： 內(nèi)部的反相器，作為放大器來(lái)用。

： 晶振/晶體。

： 雜散電容，晶振的兩個(gè)腳與PCB線(xiàn)路的雜散電容，一般在2~7pF之間。

、： 匹配電容，我們需要計(jì)算的，公式如下：

： 晶振的負(fù)載電容，芯片的數(shù)據(jù)手冊(cè)上一般會(huì)給出。

假設(shè)，，那：，則：。

： 外接電阻，這個(gè)電阻用來(lái)限制晶體的驅(qū)動(dòng)功率，當(dāng)晶體的功率耗散大于制造商的指定值，則要加，避免晶體被過(guò)驅(qū)動(dòng)，當(dāng)晶體上的功率耗散小于制造商的指定值，則不需要加，或者為0歐姆。

下面這個(gè)公式，反應(yīng)了和的關(guān)系。

： 是晶體的最大驅(qū)動(dòng)功率。

： 晶體的等效串聯(lián)電阻。

和參數(shù)可以在晶振的規(guī)格書(shū)中找到。

是流過(guò)晶振電流的有效值（均方根），用表示，即：

流過(guò)晶振電流的峰峰值，用表示，等于有效值的倍，即：

我們?cè)儆檬静ㄆ鳒y(cè)量出晶振的驅(qū)動(dòng)電流，這個(gè)值超過(guò)時(shí)，就需要加了。

用示波器測(cè)試晶振的驅(qū)動(dòng)電流

當(dāng)確定了需要加，如何計(jì)算呢？

和構(gòu)成低通濾波器

如上圖，和其實(shí)構(gòu)成了一個(gè)低通濾波器，通帶頻率不能小于諧振頻率，即可算出初始值。

算出后，還要再計(jì)算一下晶振的增益余量，增益余量用表示，增益裕量值為5是保證振蕩器有效起振的最小值。

： 是晶振的跨導(dǎo)，在芯片的規(guī)格書(shū)中可以看到這個(gè)參數(shù)。

： 是的臨界值，有一個(gè)公式：

和都是已知的，可以算出增益余量，有的規(guī)格書(shū)會(huì)直接給出這個(gè)參數(shù)。

電路加了后，的公式里面需要加上，變?yōu)椋?/p>

需要重新計(jì)算增益余量，看是否達(dá)到要求。

上面公式中的一些參數(shù)都可以在晶振的規(guī)格書(shū)中找到。

晶振規(guī)格書(shū)里面的一些參數(shù)