細說單片機晶振電路中22pf或30pf電容的作用

來源：手機技術資訊

剛學單片機的學長告訴我單片機的晶振電路中就是用22pf或30pf的電容就行，聽人勸吃飽飯吧，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驗室聽課，其實也就是聽一聽老師和師傅給別的實驗室的同學講嵌入式的種種，還有就是那天師傅單獨和談了挺長時間，我從心底感謝他們，他們讓我懂得反思，調整，我對自己持有怎么的學習態度和應該如何付諸于行動有了新的理解，這遠比單純的交給我一些知識要好很多。

說起這個小知識點本人還有這么個經歷呢也順便和大家一塊兒分享一下吧。話說我曾經幫一女生做東西，其實超級簡單就是個ATMEGAL16單片機的溫度采集系統，我焊工雖然一般但給女生幫忙么，還是比較用心的應該沒問題的，事實卻不盡人意焊出來的最小系統竟然不好使，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就鎖死了，換了幾塊單片機也不好使，自己還一直認為我在同一屆的同學中算還學得可以的，真是有點可笑，最后發現，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，導致晶振不起振所以整個電路就表現為不好使，換成22pf的電容馬上就好使了，當時其實應該馬上弄明白，但我卻沒有予以理睬實屬不應該。老師說得對我們確實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。

其實單片機和其他一些IC的振蕩電路的真名叫“三點式電容振蕩電路”，如下圖

Y1是晶體，相當于三點式里面的電感，C1和C2就是電容，5404非門和R1實現一個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，而不是放大區，R1相當于三極管的偏置作用，讓5404處于放大區域，那么5404就是一個反相器，這個就實現了NPN三極管的作用，NPN三極管在共發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，系統放大倍數大于1，這個容易實現，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，也就是說實現了180°移相，那么就需要C1，C2和Y1實現180°移相就可以，恰好，當C1，C2，Y1形成諧振時，能夠實現180移相，這個大家可以解方程等，把Y1當作一個電感來做。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C1增大時,C2端的振幅增強，當C2降低時，振幅也增強。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，所以這一點很重要。接下來分析這兩個電容對振蕩穩定性的影響。

因為5404的電壓反饋是靠C2的，假設C2過大，反饋電壓過低，這個也是不穩定，假設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，假設雙面板，比較厚的，那么分布電容的影響不是很大，假設在高密度多層板時，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。