單片機系統設計|晶振電路設計

ID:117358 · 發表于 2016-5-1 05:21

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前天講解了單片機系統正常工作所需要的基本配置，也就是最小系統。單片機的最小系統包括：復位電路、晶振電路、電源電路、下載電路。從今天開始講解每個電路，并結合實際設計，展示實際電路。
1什么是單片機的晶振電路
晶振是晶體振蕩器的簡稱，在電氣上它可以等效成一個電容和一個電阻并聯再串聯一個電容的二端網絡。電工學上這個網絡有兩個諧振點：高頻和低頻，其中較低的頻率是串聯諧振；較高的頻率是并聯諧振。由于晶體自身的特性致使這兩個頻率的距離相當的接近，在這個極窄的頻率范圍內，晶振等效為一個電感，所以只要晶振的兩端并聯上合適的電容它就會組成并聯諧振電路。這個并聯諧振電路加到一個負反饋電路中就可以構成正弦波振蕩電路，由于晶振等效為電感的頻率范圍很窄，所以即使其他元件的參數變化很大，這個振蕩器的頻率也不會有很大的變化。晶振起振波形如下所示：

晶振起振波形圖

2晶振分類
晶振分為無源晶振和有源晶振，無源晶振一般稱之為 crystal（晶體），而有源晶振則叫做 oscillator（振蕩器）。
有源晶振是一個完整的諧振振蕩器，它利用石英晶體的壓電效應來起振，所以需要供電后它就可以主動產生振蕩頻率，并且可以提供高精度的頻率基準，信號質量也比無源信號要好。
無源晶振自身無法振蕩起來，它需要芯片內部的振蕩電路一起工作才能振蕩，它允許不同的電壓，但是信號質量和精度較有源晶振差一些，價格也比有源晶振便宜很多。
無源晶振兩側都會有個電容，一般其容值都選在 10pF~40pF 之間，做設計時需要根據芯片的數據手冊來選電容值。

↑無源晶振

↑有源晶振

3晶振電路
單片有兩個引腳：XTAL1和XTAL2，用來接晶振。

接無源晶振：

↑接無源晶振
接有源晶振：

↑接有源晶振
這一節的復位電路有沒有講清楚，歡迎加QQ群討論：143586739。明天介紹晶振電路。

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單片機系統設計|晶振電路設計