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很多MCU開發者對MCU晶體兩邊要各接一個對地電容的做法表示不理解，因為這個電容有時可以去掉。筆 者參考了很多書籍，卻發現書中講解的很少，提到最多的往往是：對地電容具穩定作用或相當于負載電容等，都沒有很深入地去進行理論分析。而另外一方面，很多 愛好者都直接忽略了晶體旁邊的這兩個電容，他們認為按參考設計做就行了。但事實上，這是MCU的振蕩電路，又稱“三點式電容振蕩電路”，如圖1所示。 圖1：MCU的三點式電容振蕩電路 其中，Y1是晶體，相當于三點式里面的電感;C1和C2是電容，而5404和R1則實現了一個NPN型三極管(大家可以對照高頻書里的三點式電容振蕩電路)。 接下來將為大家分析一下這個電路：首先，5404必需搭一個電阻，不然它將處于飽和截止區，而不是放大區，因為R1相當于三極管的偏置作用，能讓5404處于放大區域并充當一個反相器，從而實現NPN三極管的作用，且NPN三極管在共發射極接法時也是一個反相器。 其 次將用通俗的方法為大家講解一下這個三點式振蕩電路的工作原理。眾所周知，一個正弦振蕩電路的振蕩條件為：系統放大倍數大于1，這個條件較容易實現;但另 一方面，還需使相位滿足360°。而問題就在于這個相位：由于5404是一個反相器，因此已實現了180°移相，那么就只需C1、C2和Y1再次實現 180°移相就可以了。恰好，當C1、C2和Y1形成諧振時，就能實現180移相;最簡單的實現方式就是以地作為參考，諧振的時候，由于C1、C2中通過 的電流相同，而地則在C1、C2之間，所以恰好電壓相反，從而實現180移相。 再則，當C1增大時，C2端的振幅增強;當C2降低時，振幅也增強。有時即使不焊接C1、C2也能起振，但這種現象不是由不焊接C1、C2的做法造成的，而是由芯片引腳的分布電容引起，因為C1、C2的電容值本來就不需要很大，這一點很重要。 那 么，這兩個電容對振蕩穩定性到底有什么影響呢?由于5404的電壓反饋依靠C2，假設C2過大，反饋電壓過低，這時振蕩并不穩定;假設C2過小，反饋電壓 過高，儲存能量過少，則容易受外界干擾，還會輻射影響外界。而C1的作用與C2的則恰好相反。在布板的時候，假設為雙面板且比較厚，那么分布電容的影響則 不是很大;但假設為高密度多層板時，就需要考慮分布電容，尤其是VCO之類的振蕩電路，更應該考慮分布電容。 因此， 那些用于工控的項目，筆者建議最好不要使用晶體振蕩，而是直接接一個有源的晶振。很多時候大家會采用32.768K的時鐘晶體來做時鐘，而不是通過單片機 的晶體分頻來做時鐘，其中原因想必很多人也不明白，其實上這是和晶體的穩定度有關：頻率越高的晶體，Q值一般難以做高，頻率穩定度也比較差;而 32.768K晶體在穩定度等各方面的性能表現都不錯，還形成了一個工業標準，比較容易做高。另外值得一提的是，32.768K是16 bit數據的一半，預留最高1 bit進位標志，用作定時計數器內部數字計算處理也非常方便。 |
