【導(dǎo)讀】以下介紹一種常見(jiàn)的用并聯(lián)負(fù)載電容配置晶振的方法，也即皮爾斯振蕩器（Pierce振蕩器）。通常來(lái)說(shuō)，給晶振選擇負(fù)載電容最好的切入點(diǎn)是規(guī)格書(shū)上的物料驅(qū)動(dòng)標(biāo)稱(chēng)值。我們就以ATMEGA328PB-MU為例。
請(qǐng)注意，16MHz晶體用于5V應(yīng)用。與此同時(shí)，像3.3V這樣的較低電壓需要在應(yīng)用中使用較慢的晶體。Microchip規(guī)格書(shū)中的建議是：在3.3V應(yīng)用中把晶體速度設(shè)置為8MHz。
Ce是外部電容，電路圖中為C1和C2
Ci是引腳電容
CL是晶體原廠定義的負(fù)載電容
CS是單片機(jī)上的一個(gè)XTAL引腳上的總寄生電容
我們繼續(xù)以原廠評(píng)估板上的元件為例，即ATMEGA328PB-XMINI。
評(píng)估板上使用的晶體的零件料號(hào)為: TSX-3225 16.0000MF09Z-AC3; 原廠為該晶體指定的負(fù)載電容為9pF。
一般寄生電容值通常介于2pF至5pF之間。確保將晶體放置在盡可能靠近單片機(jī)的位置，以避免由此值可能出現(xiàn)的問(wèn)題。
所以套用上面的公式：（2 x 晶體負(fù)載電容）- 寄生電容
(2 x 9pf)- 5pf = 13pF
XplainedMini ATMEGA328PB板的電路圖顯示它們使用了12pF負(fù)載電容，多數(shù)情況下，上述信息足以實(shí)現(xiàn)振蕩電路。
然而，由于大多數(shù)人無(wú)法測(cè)量實(shí)際的寄生電容，因此寄生電容值具有不確定性。并且，設(shè)計(jì)人員也可能沒(méi)有把晶體放在盡可能靠近零件的位置。
大多數(shù)情況，晶振可靠性至關(guān)重要，且環(huán)境溫度可能會(huì)影響電容應(yīng)用，在此情況下，設(shè)計(jì)人員可以遵循一種稱(chēng)為安全系數(shù)的做法。
用安全系數(shù)進(jìn)行測(cè)試的快速方法是基于上述負(fù)載電容公式，在本例中將13pF視為起始點(diǎn)，并將電容值逐步代入電路中，使其低于和高于示例電路圖中提供的12pF值，直到電路出現(xiàn)故障。
記錄低于和高于13pF的故障值。假設(shè)，此例中電路在5pF和25pF時(shí)出現(xiàn)故障。取5pF和25pF的中位數(shù)，即 (5pf + 25pF)/2 =15pF。
此外，如果是復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)景，則需要在現(xiàn)場(chǎng)溫度下進(jìn)行這些測(cè)試。
該測(cè)試將考慮電路中的寄生電容，新值15pF將比提供的公式更可靠。如果對(duì)電路可靠性的要求較高，或者作為排除間歇性晶體故障的方法，建議應(yīng)用此測(cè)試方法。
晶體振蕩器的一個(gè)缺點(diǎn)是機(jī)械沖擊/振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致它們失效，在這些情況下，建議使用外部MEMS振蕩器。
原創(chuàng)：Digi-Key
