晶振负载电容外匹配电容计算
12.5pf负载电容晶振的外接电容
一、概述12.5pf负载电容是一个在晶振电路设计中常见的参数，它对晶振的性能以及整个电路的稳定性起着至关重要的作用。
借助适当的外接电容，我们可以有效地调节晶振的振荡频率，保证其在指定范围内稳定工作。
本文将重点探讨12.5pf负载电容晶振的外接电容设计，并对其原理和注意事项进行深入分析。
二、12.5pf负载电容的作用12.5pf负载电容在晶振电路中的作用主要有两个方面：1. 调节晶振的振荡频率：晶振在工作时需要和外部电路形成谐振，而12.5pf负载电容则可以影响晶振的谐振频率。
适当调节12.5pf负载电容的数值，可以使晶振的振荡频率在设计要求的范围内稳定工作。
2. 提高电路的稳定性：通过12.5pf负载电容的加入，可以有效抑制晶振的共振峰值，使得整个电路在外部环境变化等因素的影响下保持较好的稳定性。
三、12.5pf负载电容的外接原理为了充分发挥12.5pf负载电容的作用，我们需要合理选择外接电容的数值。
一般来说，外接电容的数值可以通过以下公式计算得到：Cp = (CL - Ci - Cstray) / 2其中，Cp为外接电容的数值，CL为晶振的额定负载电容，Ci为晶振自带电容，Cstray为电路布线与晶振之间的杂散电容。
通过以上公式，我们可以根据实际情况计算得到12.5pf负载电容晶振的外接电容数值，并进行合理的选取和设计。
四、12.5pf负载电容外接设计的注意事项在进行12.5pf负载电容的外接设计时，需要注意以下几个方面：1. 充分考虑布线电容：电路布线可能会带来一定的杂散电容，这些电容会对外接电容的选择产生影响。
在设计时需要充分考虑电路布线的影响，进行合理的校正和补偿。
2. 注意电容的精度和稳定性：外接电容的精度和稳定性对晶振电路的性能有着重要的影响。
选择高精度、稳定性好的外接电容可以提高电路的稳定性和可靠性。
3. 避免共振和串扰：在进行外接电容设计时，需要避免电路出现共振或者串扰等问题。
因此需要根据实际情况进行电路的布线和外接电容的合理安排，以减小电路的干扰和噪声。
晶振的负载电容计算
晶振的负载电容计算晶振是现代电子设备中广泛应用的一种元件，它通常用于产生稳定的时钟信号。
在真实的应用中，晶振的负载电容是非常重要的参数，它会影响晶振的工作性能和稳定性。
因此，正确计算晶振的负载电容是非常关键的。
在本文中，我们将详细解释晶振的负载电容的概念、计算方法以及如何选择合适的负载电容。
首先，让我们来了解一下什么是晶振的负载电容。
负载电容是指连接到晶振输出端的电容，它起到稳定晶振频率和提供稳定输出信号的作用。
晶振的负载电容主要有两个作用：一是提供额外的负载来稳定晶振的振荡频率；二是通过电容的滤波作用来稳定输出信号，减少噪声干扰。
那么如何正确计算晶振的负载电容呢？首先，我们需要了解晶振的额定频率及其频率容限。
晶振的额定频率是指晶振在正常工作范围内所振荡的频率，而频率容限是指晶振的频率可以偏离额定频率的范围。
一般情况下，晶振的频率容限通常是一个百分比范围，例如正负50ppm（百万分之五十）。
接下来，我们需要计算晶振的负载电容。
计算公式如下：负载电容（C1）= （晶振频率容限的上限值 - 额定频率） /（晶振频率容限的上限值 - 晶振频率容限的下限值）× 额定负载电容（C0）其中，额定负载电容（C0）是指晶振在设计阶段预先确定的一个初始负载电容值，它通常是晶振厂家给出的建议值。
在选择合适的负载电容时，有几个关键点需要考虑。
首先是负载电容的类型，根据不同的应用需求，可以选择电解电容、陶瓷电容或铝电解电容等。
其次是负载电容的容值，通常应根据晶振的额定频率及频率容限进行计算得出合适的负载电容值。
最后还需要考虑负载电容的精度和稳定性，以确保晶振工作的可靠性和稳定性。
综上所述，正确计算晶振的负载电容是非常重要的。
合理选择合适的负载电容可以确保晶振的稳定性和工作性能。
因此，在设计电子设备时，我们应该仔细考虑晶振的负载电容，并根据计算方法选择合适的负载电容类型、容值和精度，以满足我们的设计需求。
24M晶振匹配电容计算
从模块24M 晶振（SMD3225-24MHz -7pF ）电容匹配测试报告图 1.1 24M 晶振原理图 1测试PCB 板寄生电容如上图1.1，图中C1与C2为匹配电容，C3为测试使用表笔（5.6pf ）。
通过频率计测试电路频率偏移，结合晶振T/S 值（T/S 值按20ppm/pf 计算），可计算出PCB 寄生电容。
使用频率计测试晶振电路频偏为-25.6ppm ，如下图1.2所示。
图 1.2 频率偏移频偏-25.6ppm 换算成电容为1.28pf 。
加入表笔后的频率影响，总电容为：pf C 14.52.8//2.86.5=+=）（总根据公式：L C C C C +=+总频偏寄生有：1.28pf 7pf 14.5+=+寄生C pf可算出寄生电容C 寄生:pf 14.3=寄生C2.根据寄生电容值进行匹配方案设计使用的晶振为24.000MHz,CL=7pf 。
根据C 寄生的取值，能够优化出以下几个备选方案：表 1不同匹配电容的备选方案可见方案B 串联后容值匹配效果较好。
已知匹配电容C1=C2=8.2pf ，表笔电容5.6pf ，晶振的T/S=20ppm/pf ，接下来可计算出实际的频率偏移。
使用表笔（5.6pf ）测试出晶振电路频偏为-25.6ppm ，计算此时电路实配电容：14.52C 1C 2C 1C =++•+表笔表笔）（C C pf同时，计算不加表笔时匹配电容：pf C C 1.42//1=表笔令整个电路的匹配电容增加1.04pf ，即频偏增加了20.8ppm ，根据“电容容值越大，晶振电路频率越低”的原理，可得出电路未引入表笔时频偏为-4.8ppm 。
3. 测试方案B 的波形和特性阻抗。
图 1.3 方案B 芯片输入波形图 1.4 方案B芯片输出波形负阻抗测试，约1.5K欧姆时，不能正常抄表。
查规格书，等效电阻最大约为50欧姆，阻抗值为等效阻抗30倍，合理。
4.之前使用以下原理，未串入电阻，匹配电容10pf时输入存在明显过冲，输出波形畸变较为严重。
无源晶振负载电容计算公式
无源晶振负载电容计算公式无源晶振是在没有外部电源情况下工作的一种晶振，它通常使用晶体振荡电路共振实现。
在实际应用中，无源晶振负载电容的选择对于晶振的性能和稳定性都有非常大的影响。
因此，正确的无源晶振负载电容计算是非常重要的。
以下是无源晶振负载电容计算公式及其相关内容。
1.公式介绍在无源晶振中，负载电容值的选择决定了晶振频率的稳定性和精度。
负载电容的大小取决于晶体振荡器的谐振频率和谐振回路的特性阻抗。
无源晶振负载电容计算公式如下：C = 1 / (4π^2 × f^2 × L)其中，C为负载电容值，f为晶振频率，L为谐振回路的等效电感值。
2.计算步骤计算无源晶振负载电容的步骤如下：(1) 确定晶振的工作频率f。
(2) 计算谐振回路的等效电感值L。
(3) 根据计算公式计算出负载电容值C。
(4) 选择最接近计算结果的标准电容值作为负载电容。
3.注意事项在进行无源晶振负载电容计算时，需要注意以下几点：(1) 负载电容值应选择最接近计算结果的标准电容值，通常可选择10pF、22pF、33pF、47pF等。
(2) 谐振回路的等效电感值需要考虑电路布局、线路长度等因素的影响。
(3) 在选用负载电容时，应尽量保证各种工作条件下晶振的谐振频率稳定。
4.应用场景无源晶振负载电容计算适用于晶振频率在几百kHz至几十MHz之间的无源晶振电路。
在实际应用中，它主要应用于各种电子设备和电路中，如电子钟、计数器、计时器、遥控器等。
总之，无源晶振负载电容计算在无源晶振电路中有着非常重要的作用。
通过正确的计算方法可以使无源晶振在各种工作条件下都能具有稳定的谐振频率和良好的稳定性。
单片机晶振电路电容计算
单片机晶振电路电容计算摘要：I.单片机晶振电路概述- 晶振电路的作用- 晶振电路的组成部分II.电容在晶振电路中的作用- 负载电容的定义- 负载电容对晶振频率的影响- 选择合适的负载电容III.晶振电路电容计算- 计算负载电容的公式- 实例：计算12MHz 晶振电路的负载电容IV.电容的类型和选择- 电解电容和非电解电容的区别- 选择合适的电容类型正文：单片机晶振电路电容计算是电子工程师在设计单片机电路时常遇到的问题。
晶振电路是单片机电路中的重要组成部分，它的作用是为单片机提供稳定的时钟信号。
在晶振电路中，电容是一个关键的元件，它对晶振电路的工作性能有着重要的影响。
电容在晶振电路中的主要作用是作为负载电容。
负载电容是指在晶振电路中，与晶振并联的电容。
它的作用是负载频率不同决定振荡器的振荡频率不同。
标称频率相同的晶振，负载电容不同，其输出的振荡频率也会有所差别。
因此，在设计晶振电路时，选择合适的负载电容是非常重要的。
在计算负载电容时，有一个常用的计算公式：CL = C1 * C2 / (C1 + C2)。
其中，CL 是负载电容，C1 和C2 是并联在晶振两端的电容。
根据这个公式，可以计算出合适的负载电容值。
例如，如果晶振的标称频率是12MHz，负载电容要求是15pF，那么可以按照上述公式计算出负载电容：CL = 15 * 30 / (15 + 30) = 22.5pF。
这样，就可以选择一个22.5pF 的电容作为负载电容。
在选择电容类型时，需要考虑电容的耐压、容量、温度系数等因素。
一般来说，电解电容的容量大、价格低，但耐压和温度系数较差；非电解电容的耐压和温度系数较好，但容量较小、价格较高。
根据实际电路的要求，选择合适的电容类型是非常重要的。
总之，单片机晶振电路电容计算是一个复杂的过程，需要考虑的因素较多。
晶振负载电容
什么是晶振的负载电容？（ ZT）晶体元件的负载电容是指在电路中跨接晶体两端的总的外界有效电容。
是指晶振要正常震荡所需要的电容。
一般外接电容，是为了使晶振两端的等效电容等于或接近负载电容。
要求高的场合还要考虑 ic 输入端的对地电容。
应用时一般在给出负载电容值附近调整可以得到精确频率。
此电容的大小主要影响负载谐振频率和等效负载谐振电阻。
晶振的负载电容=［（Cd*Cg）/（Cd+Cg）］+Cic+ △ C式中Cd,Cg为分别接在晶振的两个脚上和对地的电容，Cic （集成电路内部电容）+△ C（ PCB上电容）.就是说负载电容15pf的话，两边个接27pf的差不多了，一般a为6.5〜13.5pF各种逻辑芯片的晶振引脚可以等效为电容三点式振荡器 . 晶振引脚的内部通常是一个反相器 , 或者是奇数个反相器串联 . 在晶振输出引脚 XO 和晶振输入引脚 XI 之间用一个电阻连接 , 对于 CMOS 芯片通常是数 M 到数十 M 欧之间. 很多芯片的引脚内部已经包含了这个电阻 , 引脚外部就不用接了 . 这个电阻是为了使反相器在振荡初始时处与线性状态 , 反相器就如同一个有很大增益的放大器 , 以便于起振 .石英晶体也连接在晶振引脚的输入和输出之间 , 等效为一个并联谐振回路 , 振荡频率应该是石英晶体的并联谐振频率 . 晶体旁边的两个电容接地 , 实际上就是电容三点式电路的分压电容 , 接地点就是分压点 . 以接地点即分压点为参考点 , 振荡引脚的输入和输出是反相的 , 但从并联谐振回路即石英晶体两端来看 , 形成一个正反馈以保证电路持续振荡 . 在芯片设计时 , 这两个电容就已经形成了 , 一般是两个的容量相等 , 容量大小依工艺和版图而不同 , 但终归是比较小 , 不一定适合很宽的频率范围 .外接时大约是数PF 到数十PF, 依频率和石英晶体的特性而定 . 需要注意的是: 这两个电容串联的值是并联在谐振回路上的 , 会影响振荡频率 . 当两个电容量相等时 , 反馈系数是 0.5, 一般是可以满足振荡条件的 , 但如果不易起振或振荡不稳定可以减小输入端对地电容量 , 而增加输出端的值以提高反馈量 .设计考虑事项：1.使晶振、外部电容器（如果有）与IC之间的信号线尽可能保持最短。
晶振的匹配电容选择
晶振的匹配电容选择 The manuscript was revised on the evening of 2021匹配电容是指晶振要正常震荡所需要的电容，一外接电容是为了使晶振两端的等效电容等于或接近于负载电容（晶体的负载电容是已知的，在出厂的时候已经定下来了，一般是几十PF，）。
应用时一般在给出负载电容值附近调整可以得到精确频率，此电容的大小主要影响负载谐振频率，一般情况下，增大电容会使振荡频率下降，而减小电容会使振荡频率升高，晶振的负载电容=[(Cd*Cg)/(Cd+Cg)]+Cic+△C] 式中Cd,Cg为分别接在晶振的两个脚上和对地的电容,Cic（集成电路内部电容）+△C（PCB上电容，一般情况下，Cd、Cg取相同的值并联后等于负载电容是可以满足振荡条件的, 在许可的范围内Cd和Ｃg的值越小越好，电容值偏大会虽然有利于震荡的稳定，但是电容过大会增加起振的时间。
如果不易起振或振荡不稳定可以减小输入端对地电容量, 而增加输出端的值以提高反馈量。
在电路中输出端和输入端之间接了一个大的电阻，这是由于连接晶振的芯片端内部是一个线性运算放大器，将输入进行反向180度输出，晶振处的负载电容电阻组成的网络提供另外180度的相移，整个环路的相移360度，满足振荡的相位条件，同时还要求闭环增益大于等于1，晶体才正常工作。
晶振输入输出连接的电阻作用是产生负反馈，保证放大器工作在高增益的线性区，一般在M欧级，输出端的电阻与负载电容组成网络，提供180度相移，同时起到限流的作用，防止反向器输出对晶振过驱动，损坏晶振，有的晶振不需要是因为把这个电阻已经集成到了晶振里面。
设计是注意事项：1.使晶振、外部电容器（如果有）与 IC之间的信号线尽可能保持最短。
当非常低的电流通过IC晶振振荡器时，如果线路太长，会使它对 EMC、ESD 与串扰产生非常敏感的影响。
而且长线路还会给振荡器增加寄生电容；2.尽可能将其它时钟线路与频繁切换的信号线路布置在远离晶振连接的位置；3.当心晶振和地的走线；4.将晶振外壳接地。
晶振电容的选取和计算
晶振电容的选取和计算
一般来说对于晶振旁边的电容我们没有具体去选取而是用啥片子它总有个理论的电容匹配值我们就用那个了
但在实际使用过程中晶振的质量我们没法去测在一些应用要求比较高的场合往往就因为晶振的问题而致使电路不能正常工作
晶振的实际频率和标称频率之间有个关系式Fx = F0(1+C1/(C0+CL))^(1/2)
其中负载电容CL = Cg*Cd/(Cg+Cd)+Cs;其中Cs为杂散电容，Cg和Cd为我们外部加的两个电容。
通常我们都是选取两个相同的电容值，它们并联起来加上杂散电容即为晶振的负载电容CL.
具体公式不用细想，我们可以从中得知负载电容CL的减小可以使实际频率Fx变大。
因此在实际使用过程中，我们焊接好电路后，最好测一下晶振的实际频率，如果与相差的比较远，可以通过微调外部匹配电容来使得实际频率达到我们需要的。
这样的话，晶振外部匹配电容就不一定要相同了，而是要根据实际情况来确定了。
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晶振负载电容外匹配电容计算及晶振振荡电路设计经验总结
对应MCU（STM32F103XX）、WiFi（AP6212、AP6XXX）或USB HUB(FE1.1S、GL850G)一般需外部提供时钟信号，需要外挂一颗晶振，常有客户问到，如何结合晶振的负载电容计算外匹配电容容值以及在晶振振荡电路设计时需注意哪些事项，
（1）晶振负载电容定义
晶体元件的负载电容是指在电路中跨接晶体两端的总的外界有效电容，是晶振要正常震荡所需要的电容。
如果从石英晶体插脚两端向振荡电路方向看进去的全部有效电容为该振荡电路加给石英晶体的负载电容。
石英晶体的负载电容的定义如下式：
其中：
C S为晶体两个管脚之间的寄生电容（又名晶振静态电容或Shunt Capacitance），在晶体的规格书上可以找到具体值，一般0.2pF~8pF不等。
如图二是某32.768KHz的电气参数，其寄生电容典型值是0.85pF（在表格中采用的是Co）。
图1、某晶体的电气参数
C G指的是晶体振荡电路输入管脚到GND的总电容，其容值为以下三个部分的和。
●需加外晶振主芯片管脚芯到GND的寄生电容 C i
●晶体震荡电路PCB走线到到GND的寄生电容C PCB
●电路上外增加的并联到GND的外匹配电容 C L1
C D指的是晶体振荡电路输入管脚到GND的总电容。
容值为以下三个部分的和。
●需加外晶振主芯片管脚芯到GND的寄生电容, C o
●晶体震荡电路PCB走线到到gnd的寄生电容，C PCB
●电路上外增加的并联到GND的外匹配电容, C L2
图1中标示出了C G，C D，C S的的组成部分。
图2、晶体振荡电路的概要组成
（1）晶体负载电容和频偏之间的关系
负载电容（load capacitance）主要影响负载谐振频率和等效负载谐振电阻，它与石英谐振器一起决定振荡器的工作频率，通过调整负载电容，一般可以将振荡器的工作频率调到标称值。
应用时我们一般外接电容，便是为了使晶振两端的等效电容等于或接近负载电容，对于要求高的场合还要考虑ic输入端的对地电容，这样便可以使得晶振工作的频率达到标称频率。
负载电容常用的标准值有12.5 pF，16 pF，20 pF，30pF,负载电容和谐振频率之间的关系不是线性的，负载电容变小时，频率偏差量变大；负载电容提高时，频率偏差减小。
图3是一个晶体的负载电容和频率的误差的关系图。
图3、晶振误差—负载电容（22 pF 负载电容）
（1）晶振负载电容外匹配电容C
L1及C
L2
计算
如图3所示，如果晶振两端的等效电容与晶振标称的负载电容存在差异时，晶振输出的谐振频率将与标称工作的工作频率产生一定偏差（又称之为频偏），所以合理匹配合适的外加电容使晶振两端的等效电容等于或接近负载电容显得十分重要。
假设我们需要计算的电路参数如下所述。
芯片管脚的输入电容如图三CN56XX所示，C i=4.8pF；所需要采用的晶体规格如图二所示，标称负载电容C L=12.5pF，晶体的寄生电容C S=0.85pF。
我们可以得到下式：
晶体布线时都会要求晶体尽量靠近振荡电路，所以C PCB一般比较小，取0.2pF；C i=4.8pF。
所以最终的计算结果如下：(C L2的计算过程类似)
C L1=C L2=18.3pF≈18pF
例外情况：
现在有很多芯片内部已经增加了补偿电容（internal capacitance），所以在设计的时候，只需要选按照芯片datasheet推荐的负载电容值的选择晶体即可，不需要额外再加电容。
但是因为实际设计的寄生电路的不确定性，最好还是预留C L1/C L2的位置。
以上的计算都是基于C
G =C
D
的前提，的确有一些意外情况，比如cypress的带RTC的nvsram的时钟晶体要求两边不对称，但是幸
运的是，cypress给出了详细的计算过程以及选型参考
（4）晶振振荡原理及设计原则
各种逻辑芯片的晶振引脚可以等效为电容三点式振荡器. 晶振引脚的内部通常是一个反相器, 或者是奇数个反相器串联. 在晶振输出引脚XO 和晶振输入引脚XI 之间用一个电阻连接, 对于CMOS 芯片通常是数M 到数十M 欧之间. 很多芯片的引脚内部已经包含了这个电阻, 引脚外部就不用接了. 这个电阻是为了使反相器在振荡初始时处与线性状态, 反相器就如同一个有很大增益的放大器, 以便于起振。
石英晶体也连接在晶振引脚的输入和输出之间, 等效为一个并联谐振回路, 振荡频率应该是石英晶体的并联谐振频率. 晶体旁边的两个电容接地, 实际上就是电容三点式电路的分压电容, 接地点就是分压点. 以接地点即分压点为参考点, 振荡引脚的输入和输出是反相的, 但从并联谐振回路即石英晶体两端来看, 形成一个正反馈以保证电路持续振荡. 在芯片设计时, 这两个电容就已经形成了, 一般是两个的容量相等, 容量大小依工艺和版图而不同, 但终归是比较小, 不一定适合很宽的频率范围.
外接时大约是数PF 到数十PF, 依频率和石英晶体的特性而定. 需要注意的是: 这两个电容串联的值是并联在谐振回路上的, 会影响振荡频率. 当两个电容量相等时, 反馈系数是0.5, 一般是可以满足振荡条件的, 但如果不易起振或振荡不稳定可以减小输入端对地电容量, 而增加输出端的值以提高反馈量。
设计考虑事项：
1、使晶振、外部电容器（如果有）与IC之间的信号线尽可能保持最短。
当非常低的电流通过IC晶振振荡器时，如果线路太长，会使它对EMC、ESD 与串扰产生非常敏感的影响。
而且长线路还会给振荡器增加寄生电容。
2、尽可能将其它时钟线路与频繁切换的信号线路布置在远离晶振连接的位置。
3、当心晶振和地的走线
4、将晶振外壳接地
如果实际的负载电容配置不当,第一会引起线路参考频率的误差.另外如在发射接收电路上会使晶振的振荡幅度下降(不在峰点),影响混频信号的信号强度与信噪. ，当波形出现削峰,畸变时,可增加负载电阻调整(几十K到几百K).要稳定波形是并联一个1M 左右的反馈电阻。