晶振负载电阻（晶振的负载电容和频偏的计算方法总结）

负荷的计算方法：

设计电路时，很多工程师不知道如何计算晶体振荡器的负载电容。很多人在设计的时候根据自己的经验加上20PF或者22PF或者18PF。

晶体振荡器的两个管脚与芯片内部的反相器(如单片机)相连，再与外部匹配电容CL1、 CL2、 r1、 r 2组合成皮尔斯振荡器。如下图所示：

上图中，U1是增益较大的反相放大器，CL1、CL2是匹配电容，是电容三点式电路的分压电容。接地点是分压点。以接地点即分压点为参考点，输入输出反相，但从并联谐振电路的两端即应时晶体形成正反馈，保证电路连续振荡，会稍微影响振荡频率，主要是微调频率和波形，影响幅度。X1为晶体，相当于三点式中的电感，R1为反馈电阻(一般 1m)，使逆变器在振荡开始时处于线性工作区。R2和匹配电容形成一个网络，提供180度相移，同时限制振荡幅度，防止逆变器输出过驱动晶体振荡器并损坏它。

这就涉及到晶体振荡器的一个很重要的参数，即负载电容CL(Load capacitance)，它是电路中晶体两端的总有效电容(不是与晶体振荡器相连的匹配电容)。主要影响负载谐振频率和等效负载谐振电阻，与晶体一起决定振荡器电路的工作频率。通过调整负载电容，振荡器的工作频率可以微调到标称值。

载荷的公式如下：

C L=C S(C DC G)/(C D C G)

其中CS是晶体两个引脚之间的寄生电容。

表示CD晶振电路输出引脚到地的总电容，包括PCB布线电容CPCB、芯片引脚寄生电容CO、外部匹配电容CL2，即CD=CPCB CO CL2。

表示CG晶振电路输入引脚到地的总电容，包括PCB布线电容CPCB、芯片引脚寄生电容CI、外部匹配电容CL1，即CG=CPCB CI CL1。

一般CS约为1pF，CI和CO为几皮法，详情请参考芯片或晶振的数据手册。

(这里假设CS=0.8pF，CI=CO=5pF，CPCB=4pF)。

例如，如果规格中的负载电容值为18pF，则有

那么CD=CG=34.4pF，计算出的匹配电容值CL1=CL2=25pF。

基于的频偏计算方法

我们在描述频偏的时候，一般是用ppm来描述，意思是百万分之一，也就是10-6。如果我们有一个晶体振荡器，其频率标准值为12MHZ，但我们测得的是11.99998MHZ，那么Foffset=12-11.99998=0.00002MHZ。

ppm=(0.00002/12)*10^6=1.67。

一般来说，选择晶振时，选择精度相对较好的。像STM32这样的芯片，在ppm30基本可以接受。

审计唐子红