我們在觀察晶振電路時，通常會聽到一些電子元器件，晶振和晶振兩邊的電容。 電容一端接地，另一端接晶振。 還有兩個內阻，一個跨接在晶振兩端，一個接晶振輸出端，接在芯片上。 我們都知道旁路電容稱為匹配電容。 它們的大小可以改變振蕩電路的頻率，這可以通過實驗觀察到。 而串聯和并聯的兩個內阻分別起什么作用，取值有多大？
微控制器的時鐘源可分為兩類：基于機械諧振元件的時鐘源，如晶體振蕩器和陶瓷諧振腔； 基于移相電路的時鐘源，例如RC（內阻、電容）振蕩器。 硅振蕩器通常是完全集成的 RC 振蕩器。 為了提高穩定性，它們包括時鐘源、匹配內部電阻和電容以及溫度補償。
右圖顯示了兩個時鐘源。 兩個分立振蕩器電路，其中圖 a 是皮爾斯振蕩器配置，與機械諧振元件（例如晶體和陶瓷諧振回路）一起使用。 圖 b 是一個簡單的 RC 反饋振蕩器。
例如，振蕩電路在其輸出端串接一個22K的內阻，在其輸出端和輸入端之間串接一個10M的內阻。并聯內阻
電路內阻并聯是因為芯片內部有一個線性運放接晶振，將輸入反轉180度輸出。 晶振處負載電容內阻組成的網絡又提供了180度的相移，整個支路相移360度，滿足振蕩的相位條件。 同時要求閉環增益小于或等于1，這樣晶振才能正常工作。 Xin和Xout內部通常是施密特反相器，反相器不能驅動晶振回落。 因此，在逆變器的兩端并聯一個內阻，輸出信號通過內阻進行反相。 內阻的作用是給電路內部的反相器加一個反饋回路，產生放大作用。 當晶體在其中時，反饋環路的交流等效物將根據晶體的頻率產生共振。 由于晶振的Q值很高，內阻在較大范圍內變化不會影響輸出頻率，但會影響占空比。 晶振輸入輸出連接的內阻是為了形成負反饋，保證放大器工作在高增益線性區，通常在M歐級，KHz晶振電路，并聯內阻一般為10M歐， MHz晶振，并聯電容一般為1M歐姆左右。
串聯內阻
電路的串聯內阻常用于防止晶振過驅動。 過驅動晶振的后果是晶振的觸點鍍鎳層會逐漸磨損，導致頻率升高，導致晶振初期失效，也可用于驅動級調整。 用于調整驅動電平和振動余量。 內阻Rs常用于防止晶振過驅動。 過度驅動晶體會逐漸磨損晶體的接觸鍍鎳層，從而導致頻率增加。 示波器可用于測量 OSC 輸出引腳。 如果檢查一個特別清晰的正弦波，正弦波的上下限滿足時鐘輸入要求，說明晶振沒有過驅動； 反之，如果余弦波形的波峰，波谷兩端變平，產生的波為圓圈電容器串聯和并聯特點，晶振過驅動。 這時就需要使用內阻Rs來防止晶振過驅動。 確定內阻Rs值最簡單的方法是串聯一個5k或10k的微調內阻，從0開始逐漸增大，直到正弦波不再平坦為止。 這樣就可以找到最接近的電阻Rs值。
輸出端內阻與負載電容串聯組成網絡，提供180度相移，同時起到限流作用，防止逆變輸出過驅動晶振和損壞晶體振蕩器。 它的值一般都在幾百千歐以上。 具體尺寸需要調試，串聯的內阻要根據過載的程度來選擇。
晶振本身的作用 振蕩器是一個能量轉換器。 石英諧振器借助石英晶體諧振器確定工作頻率。 與LC諧振電路相比，它具有高標準和非常高質量的素數，并且具有高頻率穩定性，在采用高精度和穩頻措施后，石英晶體振蕩器可以達到10-4~10-11穩定性。 基本性能主要是振蕩。 憑借對一定頻率的響應，可用于混頻和選頻網絡。 石英諧振器相當于RLC振蕩電路。 石英晶體，又稱水晶，是一種六角錐形晶體，其物理成分為氫氧化鋁（SiO2），比較堅硬。它具有三個相互垂直的軸，具有各向異性：水平Z軸稱為光軸，X軸通過六個多面體的棱線并垂直于Z軸的軸稱為電軸，同時垂直于X軸和Z軸（垂直于小平面）的Y軸稱為機械軸
石英晶體之所以可以用作諧振器，是因為它具有正（機械能→電能）和負（電能→機械能）壓電效應。 沿石英晶片的電軸或機械軸施加壓力，會在晶片的電軸兩側形成正負電荷，呈現出電流，其大小與施加力形成的形狀成反比； 如果施加張力，就會形成反向電流，這些現象稱為正效應。 當沿石英晶片的電軸施加電場時，晶片將在電軸和機械軸方向上被拉伸或壓縮，并發生變形。 這些現象稱為逆壓電效應。 因此，當在晶體兩側的三刀端施加交流電時電容器串聯和并聯特點，晶圓會隨著電流的變化形成機械振動，機械振動會在晶圓的內表面形成交變電荷晶片。 因為晶體是彈性固體，所以對于某種形式的振動存在固有的機械共振頻率。 當外加交流電流等于晶圓的自然機械諧振頻率時，晶圓的機械振動幅度最大，流經晶圓的電壓最大，形成諧振現象。 石英晶片的共振具有多諧性，即除噪聲共振外，還可以在諧波頻率下共振。 通常，將與晶片的噪聲共振的諧振器和與晶片的諧波頻率共振的諧振器稱為滑動共振。 對于樂器，通常可以使用3、5、7等奇數滑音。晶片的振動頻率與長度成正比。 工作頻率越高，要求晶圓越薄（規格越大，頻率越低），這樣的晶圓機械硬度越差，越難加工，但很容易振壞，所以滑音晶體常用于工作頻率較高的場合。 通常，工作頻率大于20MHZ時使用頻域晶振，工作頻率小于20MHZ時使用滑音晶振。
原理：壓電效應
如果在石英晶體的兩個電極上施加電場，晶圓就會發生機械變形。 相反，如果在晶圓的右側施加機械壓力，則會在晶圓的相應方向形成電場。 這些化學現象稱為壓電效應。 如果在晶圓的兩個極上施加交流電，晶圓就會形成機械振動，同時晶圓的機械振動會形成交變電場。 正常情況下，晶圓的機械振動幅度和交變電場的幅度很小，但當外加交流電的頻率為一定值時，幅度明顯增強，遠大于在其他頻率下，這些現象稱為壓電諧振，與LC電路的諧振現象非常相似。 其共振頻率與晶圓的切割方式、幾何形狀和尺寸有關。
晶振的作用簡單來說就是：選擇頻率，讓與其固有頻率相等且接近的振蕩振蕩。
對于高可靠性系統設計，晶體選擇非常重要，尤其是對于具有睡眠喚醒的系統（通常使用低電流實現低幀率）。 這是因為低電源電流降低了提供給晶體的激勵功率，導致晶體開始振蕩非常緩慢或根本不振蕩。 這種現象在上電復位時不是很明顯，因為上電時電路中有足夠的擾動，很容易產生振蕩。 從睡眠中喚醒時，電路的擾動比接通電源時小很多，不易起振。 在振蕩電路中，晶振既不能過激（容易振蕩到高階紋波），也不能欠激（不易起振）。 晶振的選擇至少要考慮：諧振頻點、負載電容、激勵功率、溫度特性、常年穩定性。
晶振匹配電容
1、匹配電容-----負載電容是指晶振正常回落所需要的電容。 通常外接一個電容，使晶振兩端的等效電容等于或接近負載電容。 在要求較高的情況下，還應考慮ic輸入端的對地電容。 通常連接在晶體振蕩器兩端的電容是所需負載電容的兩倍。 這樣，并聯靠近負載電容。
2、負載電容是指電路中晶振兩端總的外部有效電容。 他是一個測試條件，也是一個使用條件。 在應用中，可以通過在給定的負載電容值附近進行調整來獲得精確的頻率。 這個電容的大小主要影響負載諧振頻率和等效負載諧振內阻。
3. 通常情況下，減小負載電容會增加振蕩頻率，減小負載電容會降低振蕩頻率。
4、負載電容是指晶振的兩根引線連接到IC塊內外的所有有效電容之和，可視為電路中串聯的晶振的電容。 不同的負載頻率決定了振蕩器的振蕩頻率是不同的。 具有相同標稱頻率的晶體振蕩器不一定具有相同的負載電容。 由于石英晶振有兩個諧振頻率，一個是串聯的低負載電容晶振，一個是并聯的高負載電容晶振。 因此，標稱頻率相同的晶振互換時，必須要求負載電容相同，不能貿然互換，否則家電將無法正常工作。
關于水晶
石英晶體振蕩器是一種高精度、高穩定性的振蕩器，廣泛用于彩電、計算機、遙控器等各種振蕩電路，以及通信系統中的頻率發生器，形成數據處理設備的時鐘信號。 并為特定系統提供參考信號。
一、石英晶體振蕩器的基本原理
一、石英晶體振蕩器的結構
石英晶體振蕩器是利用石英晶體（氫氧化鋁晶體）的壓電效應制成的一種諧振元件。 ，可以是正圓，也可以是長方形或正方形等），在其對應的兩個表面涂上銀層作為電極，在每個電極上焊一根引線并接在管腳上，再加上封裝外殼就構成了石英晶體諧振器，簡稱石英晶體或晶振、晶振。 其產品通常采用金屬外殼包裝，但也有玻璃、陶瓷或塑料包裝。
2.壓電效應
如果在石英晶體的兩個電極上施加電場，晶圓就會發生機械變形。 相反，如果在晶圓的右側施加機械壓力，則會在晶圓的相應方向形成電場。 這些化學現象稱為壓電效應。 如果在晶圓的兩個極上施加交流電，晶圓就會形成機械振動，同時晶圓的機械振動會形成交變電場。 一般情況下，晶圓的機械振動幅度和交變電場的幅度很小，但當外加交流電的頻率為一定值時，幅度明顯加強，遠大于在其他頻率下，這些現象稱為壓電諧振，與LC電路的諧振現象非常相似。 其共振頻率與晶圓的切割方式、幾何形狀和尺寸有關。
三、符號及等效電路
當晶體不振動時，可以看作是一個平板電容器，稱為靜電電容C。它的大小與晶片的幾何規格和電極面積有關，通常約為幾個PF到幾十個PF。 晶體振蕩時，機械振動的慣性可等效為電感L。通常L的取值在幾十mH到幾百mH。 圓片的彈性可以等效為電容C，C的值很小，通常只有0.0002～0.1pF。 晶圓振動時摩擦造成的損耗相當于R，其值約為100Ω。 由于晶片的等效電感很大，而C很小，R也很小，所以電路的質量數Q很大，可達1000-10000。 另外，晶圓本身的諧振頻率基本上只與晶圓的切割形式、幾何形狀、尺寸有關，但可以做到精確，所以石英諧振器組成的振蕩電路可以獲得高頻穩定性。
4.諧振頻率
從石英晶體諧振器的等效電路可知，它有兩個諧振頻率，即 (1) 當串聯諧振發生在L、C、R路時，其等效阻抗最小（等于到 R）。 串振頻率用fs表示，石英晶體對于串振頻率fs是純阻性的。 (2)當頻率低于fs時，L、C、R路呈感性，可與電容C類比，發生并聯諧振，其并聯頻率用fd表示。
根據石英晶體的等效電路，可以定性地繪制出其檢頻特性曲線。 可見，當頻率高于串聯諧振頻率fs或頻率低于并聯諧振頻率fd時，石英晶體呈容性。 僅在 fs
2、石英晶體振蕩器類型特點 石英晶體振蕩器是由具有高質量激勵的石英晶體振蕩器（即諧振器和振蕩電路）組成。 晶體的質量、切割方向、晶體振蕩器的結構和電路模式共同決定振蕩。 振蕩器的性能。 國際裝配工委員會（IEC）將石英晶體振蕩器分為4類：普通晶體振蕩器（TCXO）、電流控制晶體振蕩器（VCXO）、溫度補償晶體振蕩器（TCXO）和恒溫控制晶體振蕩器。 振蕩（OCXO）。 目前有數字補償晶體損耗振蕩（DCXO）等。
普通晶振（SPXO）可形成10^（-5）到10^（-4）量級的頻率精度，標準頻率為1-，頻率穩定度為±。 SPXO不采用任何水溫頻率補償措施，價格便宜，一般用作微處理器的時鐘元件。 封裝尺寸范圍從 21×14×6mm 到 5×3.2×1.5mm。
電流控制晶體振蕩器（VCXO）的精度在10^（-6）到10^（-5）量級，頻率范圍為1~30MHz。 低容差振蕩器的頻率穩定性為±50ppm。 一般用于鎖相支路。 包裝規格為14×10×3mm。
室溫補償晶體振蕩器（TCXO）采用溫度敏感元件進行體溫頻率補償，頻率精度達到10^(-7)~10^(-6)量級，頻率范圍1-60MHz，頻率穩定性為±1～±2.5ppm，封裝規格范圍從30×30×15mm到11.4×9.6×3.9mm。 一般用于手持電話、蜂窩電話、雙向無線通訊設備等。
恒溫晶體振蕩器（Oven ，簡稱OCXO）是將晶體和振蕩電路置于恒溫箱內，以消除環境濕度變化對頻率的影響。 OCXO 頻率精度在 10^(-10) 到 10^(-8) 的數量級，對于某些特殊應用甚至更高。 頻率穩定性是四種振蕩器中最高的。
三、石英晶振的主要參數
晶振的主要參數包括標稱頻率、負載電容、頻率精度、頻率穩定度等。不同的晶振標稱頻率不同，標稱頻率多標注在晶振外殼上。 例如，常用的普通晶振的標稱頻率有：48kHz、、503.5kHz、1MHz~40.50MHz等。特殊要求的晶振頻率可達以上，有的沒有標稱頻率，如CRB、ZTB、Ja等系列。 負載電容是指晶振兩引線所連接的IC塊內外所有有效電容的總和，可以看成是在電路中與晶振串聯的一個電容。 不同的負載頻率決定了振蕩器的振蕩頻率是不同的。 具有相同標稱頻率的晶體振蕩器不一定具有相同的負載電容。 由于石英晶振有兩個諧振頻率，一個是串聯的低負載電容晶振，一個是并聯的高負載電容晶振。 因此，標稱頻率相同的晶振互換時，必須要求負載電容相同，不能貿然互換，否則家電將無法正常工作。 頻率精度和頻率穩定性：由于普通晶振的性能基本可以滿足普通家電的要求，高端設備也需要有一定的頻率精度和頻率穩定性。 頻率精度范圍從 10^(-4) 到 10^(-10)。 穩定性在 ±1 到 ± 之間變化。 需要根據具體設備需要選擇合適的晶振，如通信網絡、無線數據傳輸等系統，對石英晶振的要求較高。 因此，晶振的參數決定了晶振的質量和性能。 在實際應用中，應根據具體要求選擇合適的晶振。 因為不同性能的晶振價格不一樣，要求越高價格越貴。 通常，選擇只需要滿足要求即可。
四、石英晶體振蕩器的發展趨勢
1、小型化、薄型化和芯片化：為滿足以中國聯通為代表的便攜產品的輕薄短小要求，石英晶振的封裝由傳統的裸金屬外殼外覆塑料金屬轉變為陶瓷封裝。 TCXO等元器件已經縮小了30倍到100倍。SMD封裝的TCXO長度不到2mm，5×3mm的元器件已經上市。
2、高精度、高穩定性。 目前無補償晶振的總精度也可以達到±25ppm。 VCXO的頻率穩定性在10~7℃范圍內通常可以達到±20~，而OCXO在相同溫度范圍內可以達到±20ppm。 內部頻率穩定性通常為±0.0001~5ppm，VCXO控制在±25ppm以下。
3、低噪聲、高頻、抖頻在GPS通信系統中是不允許的，相位噪聲是表征振蕩??器抖頻的重要參數。 目前OCXO主流產品的相位噪聲性能已經有了很大的提升。 除VCXO外，其他類型晶振最高輸出頻率不超過。 如GSM等聯通電話機使用的UCV4系列壓控振蕩器，頻率為650-，供電電流為2.2-3.3V，工作電壓為8-10mA。
4、低功能、快速啟動、低電流運行、低電平驅動、低電壓消耗成為趨勢。 電源電流通常為 3.3V。 目前很多TCXO和VCXO產品，電壓消耗不超過2mA。 石英晶體振蕩器的快速啟動技術也取得了突破。 如美國精工生產的VG型VCXO，在±0.1ppm規定值范圍內穩頻時間大于4ms。 臺灣東京陶瓷股份有限公司生產的，起振4ms后可達到額定值的90%。 OAK公司的10-25MHz OCXO產品預熱5分鐘后可達到±0.01ppm的穩定性。
五、石英晶體振蕩器的應用
1、石英鐘最大的優點就是準時、低功耗、耐用。 無論是老式石英鐘還是老式多功能石英鐘，其核心電路都是石英晶體振蕩器，其頻率精度決定了電子鐘的走時精度。 從石英晶振原理示意圖來看，V1和V2組成一個CMOS反相器，石英晶振Q、振蕩電容C1和微調電容C2組成一個振蕩系統，其中石英晶振相當于一個電感器。 振蕩系統的器件參數決定了振蕩的頻率。 通常Q、C1、C2為外接器件。 另外，R1為反饋內阻，R2為振蕩穩定內阻，它們都集成在電路中。 因此，不能通過改變C1或C2的值來調整走時精度。 但此時，我們仍然可以通過增加一個電容C來改變振蕩系統的參數來調整走時精度。 根據電子掛鐘的快慢，調整電容連接的方法有兩種：如果走時太快，可以在石英晶體兩端并聯電容C，如圖4所示。此時系統總電容增大，振蕩頻率變低，走時減弱。 如果走時慢，可以在水晶大道串一個電容C。 如圖5所示。此時系統總電容增加，振蕩頻率變高，走時增加。 走時的準確度只有經過耐心的試錯才能調整。 為此，晶體振蕩器可用作時鐘信號發生器。
2、隨著電視技術的發展，近來彩電大多采用或晶振作為行場電路的振蕩源。 1/3分頻得到的行頻，大大提高了其穩定性和可靠性。 表面和晶體振蕩器價格適中且易于更換。
3、在通信系統產品中，石英晶體振蕩器的價值得到了更廣泛的體現，也得到了更快的發展。許多高性能的石英晶體振蕩器主要應用于通信網絡、無線數據傳輸、高速數字數據傳輸、 ETC。
晶振負載電容
晶體器件的負載電容是指電路中晶體兩端的總外部有效電容。 指晶振正常回落所需的電容。 通常外接一個電容，使晶振兩端的等效電容等于或接近負載電容。 在要求較高的情況下，還應考慮ic輸入端的對地電容。 在應用中，可以通過在給定的負載電容值附近進行調整來獲得精確的頻率。 該電容器的大小主要影響負載諧振頻率和等效負載諧振電阻。
晶振的負載電容=[(Cd*Cg)/(Cd+Cg)]+Cic+△C 其中Cd和Cg分別為晶振兩腳和地的電容，Cic（集成電路內部電容）+△C（PCB上的電容）。 也就是說如果負載電容是15pf，兩邊接27pf就差不多了，通常a是6.5～13.5pF
各種邏輯芯片的晶振管腳可以等效為一個電容三點振蕩器。 晶振管腳內部一般是反相器，或者是質數個反相器串聯。 晶振輸出腳XO和晶振輸入腳XI接一個內阻，CMOS芯片一般在幾兆歐到幾十兆歐之間。 很多芯片管腳已經包含了這個內阻，外部管腳就不用接了。 這個內阻是為了使反相器在振蕩開始時處于線性狀態，而反相器就像一個增益很大的放大器，以利于振蕩。 石英晶體也連接在晶體振蕩器引腳的輸入和輸出之間，相當于一個并聯諧振電路，振蕩頻率應該是石英晶體的并聯諧振頻率。 晶振后面的兩個電容接地，其實就是電容三點電路的分壓電容，接地點就是分壓點。 接地點是分壓點作為參考點，振蕩管腳的輸入輸出是反相的，但是從并聯諧振電路的兩端，也就是石英晶體來看，一個正反饋產生以確保電路繼續振蕩。 在芯片設計中，這兩個電容已經生產出來了，通常兩者的容量是相等的，容量根據工藝和版圖的不同而不同，但畢竟比較小，不一定適合很寬的頻率范圍。 外接時，大約幾PF到幾十PF，取決于頻率 取決于石英晶體的特性。 需要注意的是，兩個串聯電容的值并聯在諧振電路上，會影響振蕩頻率。 When the two are equal, the is 0.5, which is ok It meets the , but if it is not easy to start the or the is , you can the of the input to , and the value of the to the .
:
Keep the lines the , (if any) and the IC as short as . When a low the IC , if the line is too long, it will make it to EMC, ESD and -to-noise ratio. And long lines will the of the .
2. As far as , place other clock lines and lines away from the .
3. Be with the of the and the
4. the case
If the load is , it will first cause a of the line . In , if it is on the and , the of the will (not at the peak point), which will the and noise of the .
When the peak and , the of the load can be (tens of K to of K). To the , a of about 1M is in .
and of stop
1. When and , the of the is to be and with . If the is not good, that is, when the of the is not good, it will leak water under the of , which is . It will also cause the to stop.
2. the of the chip is very thin, when the power is too large, the chip will be and the will stop;
3. , when the tin wire the small holes on the board, the pins and are , or the of the , the tin of the pins on the base are to the shell. A will lead to , which will lead to stop;
4. the is easy to form and when the feet and tin, but the of the is too low and the time is too long to the , which is easy to cause the to be in a state, so it and does not , even stop ;
5. The load will the Q value (that is, the ), and then the of the , which is by the , and is in an state, and the of and not ;
6. When the of the and the error range of the too much, so that the of the be , and the chip will not .
The way to deal with the above :
1. In with the , a leak test on the to test their , deal with in time and the ;
2. The is to the tuned with the shell under to the of the . In this , the bin, bin and bin be kept clean. The bin be with , and the , pay to the of the head and the of the tool, the , air and flow are . , deal with it in time. Its are: no scars, burrs, top pits, bent legs, and no .
3. the is a , it works with the power by the IC. , when the power is low, the is not easy to , and when it is too high, it will over- and the chip. , the to stop. , power be . In , the load will a of power, thus the Q value of the , and then the of the . It is by the , and is in an state, and there is a of from time to time. , when an load is , match a more load.
4. the and well, and the of the base and the of the pins. The of the pins is and , , , , , and . In order to avoid , an can be added under the .
5. When the forms a tail and the range of , it be the load is , which can be by the load of the .
The and of the not
RTC often have the of not . Many ask for help at , which is to "ask God for ! What I do if the RTC ", and the can be as "God can't help this time." is you"
More put a -the of the RTC of STM32 was done after ST with the , and the was to the sales of high-end of a . . .
The RTC of STM32 has also been used in made . A total of about 6 were made in the front and rear . , the did not fail to . And I used an that costs 3 cents each, of the low-load high- . . . Later, I the of the not for the first time on board, and I made two , which made me the of this .
from the above , I think that the most for the start-up of the RTC be the of the PCB. And when a is , the PCB is ready, or even of have been made, and there is no back. So the you are more about is "how to it". the , and you will find that the world is so ! 's and are , or even ! These tell us that not only the PCB , but also the on the start-up of the may not be the , but that be - !
also tell us that there are many why the , and it also from to . In fact, it is for us to find an to solve the of STM32 RTC in one fell swoop, but we can find some clues from to some help for a for our board and tips.
If the can't , after you have used the Epson 6pF , I'm you try to and the to find a form that is for your board and to .
The is a list of the that may the start-up of the RTC
1. brand and load
You all seem to know that you need to use a 6pF , but I found that it seems that a 12.5pF can also be used. You all say that KDS made in the is good, and my that costs 3 cents is not a big . . .
2. The of the
Some say that a 6pF be with a 6pF . , that the value of this be twice the load of the . A 6pF be with a 10pF . In fact, a 12.5pF be with a 20pF or 22pF . The does not . What's even more is that some that the will make the start to ! This doesn't make sense, but on my board, this is the only that works! ！ ！