皮尔斯晶振电路参数作用及如何计算

今天看一下皮尔斯晶振电路，就长下面这个样子。

皮尔斯晶振电路

来看一下电路参数作用及如何计算，帮助更好地设计MCU的晶振电路。

： 晶振内部反馈电阻，它的作用是使反向器作为放大器工作，并接在Vin和Vout上，使放大器的Vout = Vin，从而强制它运行在线性区内。

不同的晶振，反馈电阻不一样，如下ST给出了对应的范围。

不同频率晶振反馈电阻的范围

这个参数我们可以不用管。

： 内部的反相器，作为放大器来用。

： 晶振/晶体。

： 杂散电容，晶振的两个脚与PCB线路的杂散电容，一般在2~7pF之间。

、： 匹配电容，我们需要计算的，公式如下：

： 晶振的负载电容，芯片的数据手册上一般会给出。

假设，，那：，则：。

： 外接电阻，这个电阻用来限制晶体的驱动功率，当晶体的功率耗散大于制造商的指定值，则要加，避免晶体被过驱动，当晶体上的功率耗散小于制造商的指定值，则不需要加，或者为0欧姆。

下面这个公式，反应了和的关系。

： 是晶体的最大驱动功率。

： 晶体的等效串联电阻。

和参数可以在晶振的规格书中找到。

是流过晶振电流的有效值（均方根），用表示，即：

流过晶振电流的峰峰值，用表示，等于有效值的倍，即：

我们再用示波器测量出晶振的驱动电流，这个值超过时，就需要加了。

用示波器测试晶振的驱动电流

当确定了需要加，如何计算呢？

和构成低通滤波器

如上图，和其实构成了一个低通滤波器，通带频率不能小于谐振频率，即可算出初始值。

算出后，还要再计算一下晶振的增益余量，增益余量用表示，增益裕量值为5是保证振荡器有效起振的最小值。

： 是晶振的跨导，在芯片的规格书中可以看到这个参数。

： 是的临界值，有一个公式：

和都是已知的，可以算出增益余量，有的规格书会直接给出这个参数。

电路加了后，的公式里面需要加上，变为：

需要重新计算增益余量，看是否达到要求。

上面公式中的一些参数都可以在晶振的规格书中找到。

晶振规格书里面的一些参数

审核编辑 ：李倩