简单直接的回答是:不会,或者极不稳定。
无源晶振本身只是一个谐振器,它需要外部电路配合才能产生稳定的时钟信号。如果把一个无源晶振直接焊在电路板上,而不给它配置必要的外部元件,它自己绝对不会起振。
无源晶振本身只是一个谐振器,它需要外部电路配合才能产生稳定的时钟信号。如果把一个无源晶振直接焊在电路板上,而不给它配置必要的外部元件,它自己绝对不会起振。
下面详细解释为什么以及需要什么配置:
要让无源晶振正常工作,必须满足以下三个基本条件,这通常需要一个典型的“皮尔斯振荡电路”:
匹配电容(负载电容 - C1, C2):
这是最关键的配置。晶振的数据手册会指定一个负载电容(CL) 值,比如 12pF, 18pF, 20pF 等。
你需要在外围连接两个电容(C1和C2)到地。这两个电容与电路中的寄生电容共同作用,其等效电容值应等于晶振要求的负载电容。
作用:与晶振内部的等效电感形成谐振回路,提供精确的180度相移,并决定振荡频率的精确度。电容值不匹配会导致频率偏移甚至不起振。
反馈电阻(Rf):
通常在芯片内部的振荡器反相器(放大器)输入和输出端之间,需要连接一个大阻值的电阻(通常1MΩ - 10MΩ)。
作用:将反相器偏置在线性放大区,使其成为一个增益放大器,为振荡提供初始条件和直流偏置。很多微控制器芯片内部已经集成了这个电阻,无需外接,但有些芯片可能需要外接。
振荡驱动源(芯片内部):
无源晶振必须连接到具有内部振荡电路(皮尔斯振荡器)的芯片上,通常是微控制器、CPU、时钟芯片等。
作用:芯片内部的这个反相器电路提供能量(增益),补偿晶振和电路中的能量损耗,维持等幅振荡。
完全不接匹配电容:电路无法形成完整的谐振回路,缺少关键的相移和频率确定元件。几乎肯定无法起振。
电容值严重不匹配:
可能导致无法起振。
可能起振但频率严重不准。
可能起振但不稳定,容易受温度、电压影响,或容易停振。
不接反馈电阻(且芯片内部也没有):反相器无法工作在放大区,电路没有增益,无法起振。
在某些情况下,为了振荡更稳定,可能还需要:
串联电阻(Rs):有时会在晶振的输出脚串联一个小电阻(几十到几百欧姆)。
作用:限制驱动强度,防止过驱动(导致波形畸形、EMI问题、甚至损坏晶振),也有助于抑制高频谐波。
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