剛學(xué)單片機(jī)的學(xué)長(zhǎng)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(méi)想過(guò)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(shuō)清楚為什么，前幾天跟著老師去別的實(shí)驗(yàn)室聽(tīng)課，其實(shí)也就是聽(tīng)一聽(tīng)老師和師傅給別的實(shí)驗(yàn)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(zhǎng)時(shí)間，我從心底感謝他們，他們讓我懂得反思，調(diào)整，我對(duì)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(dòng)有了新的理解，這遠(yuǎn)比單純的交給我一些知識(shí)要好很多。

 

說(shuō)起這個(gè)小知識(shí)點(diǎn)本人還有這么個(gè)經(jīng)歷呢也順便和大家一塊兒分享一下吧。話說(shuō)我曾經(jīng)幫一女生做東西，其實(shí)超級(jí)簡(jiǎn)單就是個(gè)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(méi)問(wèn)題的，事實(shí)卻不盡人意焊出來(lái)的最小系統(tǒng)竟然不好使，我用萬(wàn)能表把電路查了幾遍也沒(méi)找出錯(cuò)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(gè)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(gè)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(shí)其實(shí)應(yīng)該馬上弄明白，但我卻沒(méi)有予以理睬實(shí)屬不應(yīng)該。老師說(shuō)得對(duì)我們確實(shí)缺少打破沙鍋問(wèn)到底的精神。

 

讓我們一起來(lái)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(gè)NPN的三極管，接下來(lái)分析一下這個(gè)電路。

 

5404必需要一個(gè)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(gè)反相器，這個(gè)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(shí)也是一個(gè)反相器。

 

大家知道一個(gè)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(gè)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(lái)主要講解這個(gè)相位問(wèn)題：

 

5404因?yàn)槭欠聪嗥?，也就是說(shuō)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(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)180移相，這個(gè)大家可以解方程等，把Y1當(dāng)作一個(gè)電感來(lái)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(lái)分析，都是可以的。當(dāng)C1增大時(shí),C2端的振幅增強(qiáng)，當(dāng)C2降低時(shí)，振幅也增強(qiáng)。有些時(shí)候C1，C2不焊也能起振，這個(gè)不是說(shuō)沒(méi)有C1，C2，而是因?yàn)樾酒_的分布電容引起的，因?yàn)楸緛?lái)這個(gè)C1，C2就不需要很大，所以這一點(diǎn)很重要。接下來(lái)分析這兩個(gè)電容對(duì)振蕩穩(wěn)定性的影響。

 

因?yàn)?404的電壓反饋是靠C2的，假設(shè)C2過(guò)大，反饋電壓過(guò)低，這個(gè)也是不穩(wěn)定，假設(shè)C2過(guò)小，反饋電壓過(guò)高，儲(chǔ)存能量過(guò)少，容易受外界干擾，也會(huì)輻射影響外界。C1的作用對(duì)C2恰好相反。因?yàn)槲覀儾及宓臅r(shí)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(shí)，就需要考慮分布電容。

 

有些用于工控的項(xiàng)目，建議不要用無(wú)源晶振的方法來(lái)起振，而是直接接有源晶振。也是主要由于無(wú)源晶振需要起振的原因，而工控項(xiàng)目要求穩(wěn)定性要好，所以會(huì)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(huì)使用頻率較低的晶振。