晶振為什麼要加電容_需要配多大電容
晶振是什麼
晶振一般叫做晶體諧振器，是一種機電器件，是用電損耗很小的石英晶體經精密切割磨削並鍍上電極焊上引線做成。這種晶體有一個很重要的特性，如果給他通電，他就會產生機械振盪，反之，如果給他機械力，他又會產生電，這種特性叫機電效應。他們有一個很重要的特點，其振盪頻率與他們的形狀，材料，切割方向等密切相關。由於石英晶體化學效能非常穩定，熱膨脹係數非常小，其振盪頻率也非常穩定，由於控制幾何尺寸可以做到很精密，因此，其諧振頻率也很準確。
晶振是石英振盪器的簡稱，英文名為Crystal，它是時鐘電路中最重要的部件，它的作用是向顯示卡、網絡卡、主機板等配件的各部分提供基準頻率，它就像個標尺，工作頻率不穩定會造成相關裝置工作頻率不穩定，自然容易出現問題。由於製造工藝不斷提高，現在晶振的頻率偏差、溫度穩定性、老化率、密封性等重要技術指標都很好，已不容易出現故障，但在選用時仍可留意一下晶振的質量。
晶體振盪器功能作用
晶振在應用具體起到的作用，微控制器的時鐘源可以分為兩類：基於機械諧振器件的時鐘源，如晶振、陶瓷諧振槽路；RC（電阻、電容）振盪器。一種是皮爾斯振盪器配置，適用於晶振和陶瓷諧振槽路。另一種為簡單的分立RC振盪器。基於晶振與陶瓷諧振槽路的振盪器通常能提供非常高的初始精度和較低的溫度係數。RC振盪器能夠快速啟動，成本也比較低，但通常在整個溫度和工作電源電壓範圍內精度較差，會在標稱輸出頻率的5%至50%範圍內變化。但其效能受環境條件和電路元件選擇的影響。需認真對待振盪器電路的元件選擇和線路板佈局。在使用時，陶瓷諧振槽路和相應的負載電容必須根據特定的邏輯系列進行優化。具有高Q值的晶振對
影響振盪器工作的環境因素有：電磁干擾（EMI）、機械震動與衝擊、溼度和溫度。這些因素會增大輸出頻率的變化，增加不穩定性，並且在有些情況下，還會造成振盪器停振。上述大部分問題都可以通過使用振盪器模組避免。這些模組自帶振盪器、提供低阻方波輸出，並且能夠在一定條件下保證執行。最常用的兩種型別是晶振模組和整合RC振盪器（矽振盪器）。晶振模組提供與分立晶振相同的精度。矽振盪器的精度要比分立RC振盪器高，多數情況下能夠提供與陶瓷諧振槽路相當的精度。
選擇振盪器時還需要考慮功耗。分立振盪器的功耗主要由反饋放大器的電源電流以及電路內部的電容值所決定。CMOS放大器功耗與工作頻率成正比，可以表示為功率耗散電容值。比如，HC04反相器閘電路的功率耗散電容值是90pF。在4MHz、5V電源下工作時，相當於1.8mA的電源電流。再加上20pF的晶振負載電容，整個電源電流為2.2mA。陶瓷諧振槽路一般具有較大的負載電容，相應地也需要更多的電流。相比之下，晶振模組一般需要電源電流為10mA ~60mA。矽振盪器的電源電流取決於其型別與功能，範圍可以從低頻（固定）器件的幾個微安到可程式設計器件的幾個毫安。一種低功率的矽振盪器，如MAX7375，工作在4MHz時只需不到2mA的電流。在特定的應用場合優化時鐘源需要綜合考慮以下一些因素：精度、成本、功耗以及環境需求。
晶體振盪器應用
1、通用晶體振盪器，用於各種電路中，產生振盪頻率。
2、時鐘脈衝用石英晶體諧振器，與其它元件配合產生標準脈衝訊號，廣泛用於數位電路中。
3、微處理器用石英晶體諧振器。
4、CTVVTR用石英晶體諧振器。
5、鐘錶用石英晶體振盪器。
晶振為什麼要加電容
1、為了要滿足諧振的條件。 具體講就是：晶體元件的負載電容是指在電路中跨接晶體兩端的總的外界有效電容。是指晶振要正常震盪所需要的電容。一般外接電容，是為了使晶振兩端的等效電容等於或接近負載電容。不是所有晶體振盪電路都需要匹配電容。是否需要由振盪電路的形式決定，分析時需採用晶體的等效模型。
2、接地：晶體旁邊的兩個電容接地， 實際上就是電容三點式電路的分壓電容， 接地點就是分壓點。 以接地點即分壓點為參考點， 振盪引腳的輸入和輸出是反相的， 但從並聯諧振迴路即石英晶體兩端來看， 形成一個正反饋以保證電路持續振盪
當然，你也可以這樣理解：
晶振的標稱值在測試時有一個“負載電容”的條件，在工作時滿足這個條件，振盪頻率才與標稱值一致，也就是說，只有連接合適的電容才能滿足晶振的起振要求，晶振才能正常工作。
晶振需要配多大電容
這要根據晶振的規格和電路中的因素來確定，同是16MHZ的晶體諧振器，其負載電容值有可能不一樣，如10PF，20PF負載電容值是在其生產加工過程中確定的，無法進行改變。購買晶振時應該能得到準確的規格書。
晶振在電路中使用時，應滿足CL=C+CS.
CL為規格書中晶振的負載電容值，C為電路中外接的電容值（一般由兩顆電容通過串並聯關係得到），CS為電路的分佈電容，這和電路的設計，元器件分佈等因素有關，值不確定，一般為3到5PF。
所以根據以上公式就可以大概推算出應該使用的電容值，而且這一電容值可以使晶振工作在其標稱頻率附近。
如：我用的430的微控制器，8M晶振，配的是12pF的電容，其實容量的大小沒必要多準確，幾皮法到十幾皮法都可以的。
估計都差不多，你看看晶片資料上應該有。
晶振全稱為晶體振盪器（英文Crystal Oscillators），其作用在於產生原始的時鐘頻率，這個頻率，晶振經過頻率發生器的放大或縮小後就成了電腦中各種不同的匯流排頻率。晶振有著不同使用要求及特點，通分為以下幾類：普通晶振、溫補晶振、壓控晶振、溫控晶振等。今天凱越翔電子就和大家分享，如何根據相關引數選擇合適的晶振。
晶振用一種能把電能和機械能相互轉化的晶體在共振的狀態下工作，以提供穩定，精確的單頻振盪。在通常工作條件下，普通的晶振頻率絕對精度可達百萬分之五十。高階的精度更高。有些晶振還可以由外加電壓在一定範圍內調整頻率，稱為壓控振盪器（VCO）。
晶振的作用是為系統提供基本的時鐘訊號。通常一個系統共用一個晶振，便於各部分保持同步。有些通訊系統的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過電子調整頻率的方法保持同步。
晶振通常與鎖相環電路配合使用，以提供系統所需的時鐘頻率。如果不同子系統需要不同頻率的時鐘訊號，可以用與同一個晶振相連的不同鎖相環來提供。
在測試和使用時所供直流電源應沒有足以影響其準確度的紋波含量，交流電壓應無瞬變過程。測試儀器應有足夠的精度，連線合理佈置，將測試及外圍電路對晶振指標的影響降至最低。
注意某些引數，設計工程師即可選擇到適合應用的振盪器
今天無數電子線路和應用需要精確定時或時鐘基準訊號。晶體時鐘振盪器極為適合這方面的許多應用。
時鐘振盪器有多種封裝，它的特點是電氣效能規範多種多樣。它有好幾種不同的型別：電壓控制晶體振盪器（VCXO）、溫度補償晶體振盪器（TCXO）、恆溫箱晶體振盪器（OCXO），以及數字補償晶體振盪器（DCXO）。每種型別都有自己的獨特效能。
頻率穩定性的考慮
晶體振盪器的主要特性之一是工作溫度內的穩定性，它是決定振盪器價格的重要因素。穩定性愈高或溫度範圍愈寬，器件的價格亦愈高。
設計工程師要慎密決定對特定應用的實際需要，然後規定振盪器的穩定度。指標過高意味著花錢愈多。
對於頻率穩定度要求±20ppm或以上的應用，可使用普通無補償的晶體振盪器。對於成於±1至±20ppm的穩定度，應該考慮TCXO。對於低於±1ppm的穩定度，應該考慮OCXO或DCXO。
輸出必需考慮的其它引數是輸出型別、相位噪聲、抖動、電壓穩定度、負載穩定性、功耗、封裝形式、衝擊和振動、以及電磁干擾（EMI）。晶振器可HCMOS/TTL相容、ACMOS相容、ECL和正弦波輸出。每種輸出型別都有它的獨特波形特性和用途。應該關注三態或互補輸出的要求。對稱性、上升和下降時間以及邏輯電平對某些應用來說也要作出規定。許多DSP和通訊晶片組往往需要嚴格的對稱性（45%至55%）和快速的上升和下降時間（小於5ns）。
相位噪聲和抖動
在頻域測量獲得的相位噪聲是短期穩定度的真實量度。它可測量到中央頻率的1Hz之內和通常測量到1MHz。
振盪器的相位噪聲在遠離中心頻率的頻率下有所改善。TCXO和OCXO振盪器以及其它利用基波或諧波方式的晶體振盪器具有最好的相位噪聲效能。採用鎖相環合成器產生輸出頻率的振盪器比採用非鎖相環技術的振盪器一般呈現較差的相位噪聲效能。
抖動與相位噪聲相關，但是它在時域下測量。以微微秒錶示的抖動可用有效值或峰—峰值測出。許多應用，例如通訊網路、無線資料傳輸、ATM和SONET要求必需滿足嚴格的拌動指標。需要密切注意在這些系統中應用的振盪器的抖動和相位噪聲特性。
電源和負載的影響
振盪器的頻率穩定性亦受到振盪器電源電壓變動以及振盪器負載變動的影響。正確選擇振盪器可將這些影響減到最少。設計者應在建議的電源電壓容差和負載下檢驗振盪器的效能。不能期望只能額定驅動15pF的振盪器在驅動50pF時會有好的表現。在超過建議的電源電壓下工作的振盪器亦會呈現壞的波形和穩定性。
對於需要電池供電的器件，一定要考慮功耗。引入3.3V的產品必然要開發在3.3V下工作的振盪器。----較低的電壓允許產品在低功率下執行。現今大部分市售的表面貼裝振盪器在3.3V下工作。許多采用傳統5V器件的穿孔式振盪器正在重新設計，以便在3.3V下工作。
封裝
與其它電子元件相似，時鐘振盪器亦採用愈來愈小型的封裝。例如，M-tron公司的M3L/M5L系列表面貼裝振盪器現在採用3.2×5.0×1.0mm的封裝。通常，較小型的器件比較大型的表面貼裝或穿孔封裝器件更昂貴。小型封裝往往要在效能、輸出選擇和頻率選擇之間作出折衷。
工作環境
振盪器實際應用的環境需要慎重考慮。例如，高的振動或衝擊水平會給振盪器帶來問題。
除了可能產生物理損壞，振動或衝擊可在某些頻率下引起錯誤的動作。這些外部感應的擾動會產生頻率跳動、增加噪聲份量以及間歇性振盪器失效。----對於要求特殊EMI相容的應用，EMI是另一個要優先考慮的問題。除了採用合適的P C母板佈局技術，重要的是選擇可提供輻射量最小的時鐘振盪器。一般來說，具有較慢上升/下降時間的振盪器呈現較好的EMI特性。
對於70MHz以下的頻率，建議使用HCMOS型的振盪器。對於更高的頻率，可採用ECL型的振盪器。ECL型振盪器通常具有最好的總噪聲抑制，甚至在10至100MHz的較低頻率下，ECL型也比其它型的振盪器略勝一籌。
檢測
對於晶振的檢測,通常僅能用示波器(需要通過電路板給予加電)或頻率計實現。萬用表或其它測試儀等是無法測量的。如果沒有條件或沒有辦法判斷其好壞時，那隻能採用代換法了,這也是行之有效的。晶振常見的故障有：(a)內部漏電；(b)內部開路；(c)變質頻偏；(d)與其相連的外圍電容漏電。從這些故障看，使用萬用表的高阻檔和測試儀的VI曲線功能應能檢查出(C),(D)項的故障，但這將取決於它的損壞程度。
總結
凱越翔建議：器件選型時一般都要留出一些餘量，以保證產品的可靠性。選用較高檔的器件可以進一步降低失效概率，帶來潛在的效益，這一點在比較產品價格的時候也要考慮到。要使振盪器的“整體效能”趨於平衡、合理，這就需要權衡諸如穩定度、工作溫度範圍、晶體老化效應、相位噪聲、成本等多方面因素，這裡的成本不僅僅包含器件的價格，而且包含產品全壽命的使用成本。
凱越翔的文化：一切為了您，我壯大，我們的信念：誠信，高效，和諧未來。凱越翔k字晶振更是經過嚴格把關，通過層層帥選而出的。凱越翔只做客戶滿意的晶振！！