剛學(xué)單片機(jī)的學(xué)長告訴我單片機(jī)的晶振電路中就是用22pf或30pf的電容就行，照著焊電路一切ok，從沒想過為什么，知其所以然而不知其為什么所以然，真是悲哀，最近狀態(tài)好像一直不太好，也難以說清楚為什么，前幾天跟著老師去別的實(shí)驗室聽課，其實(shí)也就是聽一聽老師和師傅給別的實(shí)驗室的同學(xué)講嵌入式的種種，還有就是那天師傅單獨(dú)和談了挺長時間，我從心底感謝他們，他們讓我懂得反思，調(diào)整，我對自己持有怎么的學(xué)習(xí)態(tài)度和應(yīng)該如何付諸于行動有了新的理解，這遠(yuǎn)比單純的交給我一些知識要好很多。

 

說起這個小知識點(diǎn)本人還有這么個經(jīng)歷呢也順便和大家一塊兒分享一下吧。話說我曾經(jīng)幫一女生做東西，其實(shí)超級簡單就是個ATMEGAL16單片機(jī)的溫度采集系統(tǒng)，我焊工雖然一般但給女生幫忙么，還是比較用心的應(yīng)該沒問題的，事實(shí)卻不盡人意焊出來的最小系統(tǒng)竟然不好使，我用萬能表把電路查了幾遍也沒找出錯誤，然后就懷疑是不是單片機(jī)就鎖死了，換了幾塊單片機(jī)也不好使，自己還一直認(rèn)為我在同一屆的同學(xué)中算還學(xué)得可以的，真是有點(diǎn)可笑，最后發(fā)現(xiàn)，在我原件短缺的情況下我糊里糊涂把兩個0.1uf的電容焊在了晶振電路中，導(dǎo)致晶振不起振所以整個電路就表現(xiàn)為不好使，換成22pf的電容馬上就好使了，當(dāng)時其實(shí)應(yīng)該馬上弄明白，但我卻沒有予以理睬實(shí)屬不應(yīng)該。老師說得對我們確實(shí)缺少打破沙鍋問到底的精神。

 

讓我們一起來看看到底晶振電路中為什么用22pf或30pf的電容而不用別的了。     

 

其實(shí)單片機(jī)和其他一些IC的振蕩電路的真名叫“三點(diǎn)式電容振蕩電路”，如下圖 

 

 

Y1是晶體，相當(dāng)于三點(diǎn)式里面的電感，C1和C2就是電容，5404非門和R1實(shí)現(xiàn)一個NPN的三極管，接下來分析一下這個電路。

 

5404必需要一個電阻，不然它處于飽和截止區(qū)，而不是放大區(qū)，R1相當(dāng)于三極管的偏置作用，讓5404處于放大區(qū)域，那么5404就是一個反相器，這個就實(shí)現(xiàn)了NPN三極管的作用，NPN三極管在共發(fā)射極接法時也是一個反相器。

 

大家知道一個正弦振蕩電路要振蕩的條件是，系統(tǒng)放大倍數(shù)大于1，這個容易實(shí)現(xiàn)，相位滿足360度，與晶振振蕩頻率相同的很小的振蕩就被放大了。接下來主要講解這個相位問題：

 

5404因為是反相器，也就是說實(shí)現(xiàn)了180°移相，那么就需要C1，C2和Y1實(shí)現(xiàn)180°移相就可以，恰好，當(dāng)C1，C2，Y1形成諧振時，能夠?qū)崿F(xiàn)180移相，這個大家可以解方程等，把Y1當(dāng)作一個電感來做。也可以用電容電感的特性，比如電容電壓落后電流90°，電感電壓超前電流90°來分析，都是可以的。當(dāng)C1增大時,C2端的振幅增強(qiáng)，當(dāng)C2降低時，振幅也增強(qiáng)。有些時候C1，C2不焊也能起振，這個不是說沒有C1，C2，而是因為芯片引腳的分布電容引起的，因為本來這個C1，C2就不需要很大，所以這一點(diǎn)很重要。接下來分析這兩個電容對振蕩穩(wěn)定性的影響。

 

因為5404的電壓反饋是靠C2的，假設(shè)C2過大，反饋電壓過低，這個也是不穩(wěn)定，假設(shè)C2過小，反饋電壓過高，儲存能量過少，容易受外界干擾，也會輻射影響外界。C1的作用對C2恰好相反。因為我們布板的時候，假設(shè)雙面板，比較厚的，那么分布電容的影響不是很大，假設(shè)在高密度多層板時，就需要考慮分布電容。

 

有些用于工控的項目，建議不要用無源晶振的方法來起振，而是直接接有源晶振。也是主要由于無源晶振需要起振的原因，而工控項目要求穩(wěn)定性要好，所以會直接用有源晶振。在有頻率越高的頻率的晶振，穩(wěn)定度不高，所以在速度要求不高的情況下會使用頻率較低的晶振。