晶振电路中电容的关键作用

出处：网络整理发布于：2025-05-29 15:02:35 | 118 次阅读

　　在当今的电子设备领域，无论是智能手机、微控制器、电脑，还是工业自动化控制系统，只要是需要时钟信号的电子设备中，都能看到的身影。在电路图上，我们常常会发现晶振旁边配有两个电容。那么，这两个电容到底起着怎样的作用呢？接下来，我们将深入探讨晶振电路中电容的相关知识。

　　晶振，全称为，它是利用石英晶体的压电效应来产生稳定频率的振荡信号。石英晶体在外部激励下可以产生谐振，从而构成一个选频网络。最常见的连接方式是并联型的 “Pierce ”，它主要由一个反相器、晶体和两个电容组成。

　　电容的作用

　　构成振荡器反馈网络：在晶振电路中，C1 和 C2 与晶体共同形成一个典型的负阻振荡器。这两个电容通过地构成分压网络，使得输出端的信号能够反馈回输入端。并且，它们还能提供合适的相位移和增益条件，从而维持电路的振荡。从电路原理的角度来看，这种反馈机制是保证晶振能够稳定输出特定频率信号的关键。如果没有这两个电容，电路就无法形成有效的反馈，也就难以实现稳定的振荡。

　　调节负载电容：晶体厂商通常会在晶体数据手册中标出推荐的负载电容，例如 18pF 或 20pF。这是因为错误的电容匹配会导致振荡频率偏移，甚至可能使电路无法启动。实际电路中的等效负载电容 CL 由 C1 和 C2 决定，同时还需要考虑 PCB 板布线、封装引脚和内部电容的综合值 C_stray，通常 C_stray 在 2 - 5pF 范围内。例如，当晶体推荐的负载电容为 18pF 时，我们需要根据实际情况合理选择 C1 和 C2 的值，以确保等效负载电容接近推荐值。
　　提高频率稳定性和抗干扰能力：合适的电容可以帮助系统抑制寄生振荡模式，提高频率稳定性，并降低电磁干扰敏感度。在实际的电子设备运行过程中，会受到各种外界因素的干扰，如电磁辐射、电源波动等。通过选择合适的电容值，可以有效地减少这些干扰对晶振输出频率的影响，保证电子设备的正常运行。
　　如何选择合适的电容值

　　选择晶振电容通常需要结合晶体规格和 PCB 布局综合考虑。一个通用的计算思路如下：首先，查阅晶体手册，找到其推荐的 CL 值（如 CL = 18pF）。然后，假设板上杂散电容约为 4pF。接着，根据负载电容的计算公式反推 C1 和 C2 的值。这时，可以选择标准值 27pF 或 30pF 的，实际允许有一定偏差，但关键是电容匹配要对称，避免相位误差。因为相位误差可能会导致信号失真，影响电子设备的性能。