晶体振荡器电路设计指南
AN2867应用笔记ST微控制器振荡器电路设计指南前言大多数设计者都熟悉基于Pierce(皮尔斯)栅拓扑结构的振荡器，但很少有人真正了解它是如何工作的，更遑论如何正确的设计。
我们经常看到，在振荡器工作不正常之前，多数人是不愿付出太多精力来关注振荡器的设计的，而此时产品通常已经量产；许多系统或项目因为它们的晶振无法正常工作而被推迟部署或运行。
情况不应该是如此。
在设计阶段，以及产品量产前的阶段，振荡器应该得到适当的关注。
设计者应当避免一场恶梦般的情景：发往外地的产品被大批量地送回来。
本应用指南介绍了Pierce振荡器的基本知识，并提供一些指导作法来帮助用户如何规划一个好的振荡器设计，如何确定不同的外部器件的具体参数以及如何为振荡器设计一个良好的印刷电路板。
在本应用指南的结尾处，有一个简易的晶振及外围器件选型指南，其中为STM32推荐了一些晶振型号(针对HSE及LSE)，可以帮助用户快速上手。
目录ST微控制器振荡器电路设计指南目录1石英晶振的特性及模型32振荡器原理53Pierce振荡器64Pierce振荡器设计74.1反馈电阻R F74.2负载电容C L74.3振荡器的增益裕量84.4驱动级别DL外部电阻R Ext计算84.4.1驱动级别DL计算84.4.2另一个驱动级别测量方法94.4.3外部电阻R Ext计算 104.5启动时间104.6晶振的牵引度(Pullability) 10 5挑选晶振及外部器件的简易指南 11 6针对STM32™微控制器的一些推荐晶振 126.1HSE部分126.1.1推荐的8MHz晶振型号 126.1.2推荐的8MHz陶瓷振荡器型号 126.2LSE部分12 7关于PCB的提示 13 8结论141 石英晶振的特性及模型石英晶体是一种可将电能和机械能相互转化的压电器件，能量转变发生在共振频率点上。
它可用如下模型表示：图1石英晶体模型C0：等效电路中与串联臂并接的电容(译注：也叫并电容，静电电容，其值一般仅与晶振的尺寸有关)。
L m：(动态等效电感)代表晶振机械振动的惯性。
C m：(动态等效电容)代表晶振的弹性。
R m：(动态等效电阻)代表电路的损耗。
晶振的阻抗可表示为以下方程(假设R m可以忽略不计)：图2石英晶振的频域电抗特性其中F s的是当电抗Z=0时的串联谐频率(译注：它是L m、C m和R m支路的谐振频率)，其表达式如下：F a是当电抗Z趋于无穷大时的并联谐振频率(译注：它是整个等效电路的谐振频率)，使用等式(1)，其表达式如下：在F s到F a的区域即通常所谓的：“并联谐振区”(图2中的阴影部分)，在这一区域晶振工作在并联谐振状态(译注：该区域就是晶振的正常工作区域，F a－F s就是晶振的带宽。
带宽越窄，晶振品质因素越高，振荡频率越稳定)。
在此区域晶振呈电感特性，从而带来了相当于180 °的相移。
其频率F P(或者叫F L:负载频率)表达式如下：从表达式(4)，我们知道可以通过调节负载电容C L来微调振荡器的频率，这就是为什么晶振制造商在其产品说明书中会指定外部负载电容C L值的原因。
通过指定外部负载电容C L值，可以使晶振晶体振荡时达到其标称频率。
下表给出了一个例子来说明如何调整外部参数来达到晶振电路的8MHz标称频率：表1等效电路参数实例等效元件数值R m8ΩL m 14.7mHC m 0.027pFC0 5.57pF使用表达式(2)、(3)和(4)，我们可以计算出该晶振的F s、F a及F P：F s = 7988768Hz，F a = 8008102Hz如果该晶振的C L为10pF，则其振荡频率为：F P = 7995695Hz。
要使其达到准确的标称振荡频率8MHz，C L应该为4.02pF。
AN2867 振荡器原理2 振荡器原理振荡器由一个放大器和反馈网络组成，反馈网络起到频率选择的作用。
图3通过一个框图来说明振荡器的基本原理。
图3振荡器的基本原理其中：● A(f)是放大器部分，给这个闭环系统提供能量以保持其振荡。
● B(f)是反馈通道，它决定了振荡器的频率。
为了起振，Barkhausen条件必须得到满足。
即闭环增益应大于1，并且总相移为360°。
为了让振荡器工作，要保证|A(f)|.|B(f)| >> 1。
这意味着开环增益应远大于1，到达稳定振荡所需的时间取决于这个开环增益。
然而，仅满足以上条件是不够解释为什么晶体振荡器可以开始振荡。
为了起振，还需要向其提供启动所需的电能。
一般来说，上电的能量瞬变以及噪声可以提供所需的能量。
应当注意到，这个启动能量应该足够多，从而能够保证通过触发使振荡器在所需的频率工作。
实际上，在这种条件下的放大器是非常不稳定的，任何干扰进入这种正反馈闭环系统都会使其不稳定并引发振荡启动。
干扰可能源于上电，器件禁用/使能的操作以及晶振热噪声等...。
同时必须注意到，只有在晶振工作频率范围内的噪声才能被放大，这部分相对于噪声的全部能量来说只是一小部分，这也就是为什么晶体振荡器需要相当长的时间才能启动的原因。
3 Pierce振荡器皮尔斯振荡器有低功耗、低成本及良好的稳定性等特点，因此常见于通常的应用中。
图4皮尔斯振荡器电路Inv：内部反向器，作用等同于放大器。
Q：石英或陶瓷晶振。
R F：内部反馈电阻(译注：它的存在使反相器工作在线性区, 从而使其获得增益，作用等同于放大器)。
R Ext：外部限流电阻。
C L1和C L2：两个外部负载电容。
Cs：由于PCB布线及连接等寄生效应引起的等效杂散电容(OSC_IN和OSC_OUT管脚上)。
4 Pierce振荡器设计在这一节中，将介绍Pierce振荡器各种参数的含义及如何确定这些参数的值，从而使用户熟悉Pierce振荡器的设计。
4.1 反馈电阻R F在大多数情况下，反馈电阻R F是内嵌在振荡器电路内的(至少在ST的MCU中是如此)。
它的作用是通过引入反馈使反向器的功能等同于放大器。
Vin和Vout之间增加的反馈电阻使放大器在Vout ＝ Vin时产生偏置，迫使反向器工作在线性区域(图5中阴影区)。
该放大器放大了晶振的正常工作区域内的在并联谐振区内的噪声(例如晶振的热噪声)(译注：工作在线性区的反向器等同于一个反向放大器)，从而引发晶振起振。
在某些情况下，如果在起振后去掉反馈电阻R F，振荡器仍可以继续正常运转。
图5反向器工作示意图R F的典型值于下表中给出。
表2频率及对应的反馈电阻参考值频率反馈电阻范围32.768kHz 10 至 25MΩ1MHz 5 至 10MΩ10MHz 1 至 5MΩ20MHz 470kΩ至 5MΩ4.2 负载电容C L负载电容C L是指连接到晶振上的终端电容。
C L值取决于外部电容器C L1和C L2，刷电路板上的杂散电容(C s)。
C L值由由晶振制造商给出。
保证振荡频率精度，主要取决于振荡电路的负载电容与给定的电容值相同，保证振荡频率稳定度主要取决于负载电容保持不变。
外部电容器C L1和C L2可用来调整CL，使之达到晶振制造商的标定值。
C L的表达式如下：C L1和C L2计算实例：例如，如果C L ＝15pF，并假定C s = 5pF，则有：即：C L1 = C L2 = 20pF4.3 振荡器的增益裕量增益裕量是最重要的参数，它决定振荡器是否能够正常起振，其表达式如下：其中：● gm是反向器的跨导，其单位是mA/V(对于高频的情况)或者是µA/V(对于低频的情况，例如32kHz)。
● g mcrit (g m critical)的值取决于晶振本身的参数。
假定C L1 = C L2，并假定晶振的C L将与制造商给定的值相同，则g mcrit表达式如下：其中ESR是指晶振的等效串联电阻。
根据Eric Vittoz的理论(译注：具体可参考Eric A. Vittoz et al., "High-Performance CrystalOscillator Circuits: Theory and Application", IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. 23, No. 3, pp. 774-782, Jun. 1988)，放大器和两个外部电容的阻抗对晶振的RLC动态等效电路的电抗有补偿作用。
基于这一理论，反向器跨导(gm)必须满足：gm > gmcrit 。
在这种情况下才满足起振的振荡条件。
为保证可靠的起振，增益裕量的最小值一般设为5。
例如，如果设计一个微控制器的振荡器部分，其gm等于25mA/V。
如果所选择的石英晶振(来自FOX公司)的参数如下：频率 = 8MHz，C0 = 7pF，C L = 10pF，ESR = 80 Ω那么该晶体能否与微控制器配合可靠起振？让我们来计算g mcrit：如果据此来计算增益裕量，可得：此增益裕量远大于起振条件即Gain margin>5，晶振将正常起振。
如果不能满足增益裕量起振条件(即增益裕量Gain margin小于5，晶振无法正常起振)，应尝试选择一种ESR较低或/和C L较低的晶振。
4.4 驱动级别DL外部电阻R Ext计算这两个参数是相互联系的，这也就是为什么在同一节中描述此二者的原因。
4.4.1 驱动级别DL计算驱动级别描述了晶振的功耗。
晶振的功耗必须限制在某一范围内，否则石英晶体可能会由于过度的机械振动而导致不能正常工作。
通常由晶振制造商给出驱动级别的最大值，单位是毫瓦。
超过这个值时，晶振就会受到损害。
驱动级别由下述表达式给出：其中：● ESR是指晶振的等效串联电阻(其值由晶振制造商给出)：● IQ是流过晶振电流的均方根有效值，使用示波器可观测到其波形为正弦波。
电流值可使用峰－峰值(IPP)。
当使用电流探头时(如图6)，示波器的量程比例可能需要设置为1mA/1mV。
图6使用电流探头检测晶振驱动电流如先前所描述，当使用限流电位器调整电流值，可使流过晶振的电流不超过I QMAX均方根有效值(假设流过晶振的电流波形为正弦波)。
I QMAX均方根有效值表达式如下：因此，流过晶振的电流IPP不应超过I QMAX PP(使用峰－峰值表示)，I QMAX PP表达式如下：这也就是为什么需要外部电阻R Ext的原因(请参考4.4.3节)。
当I Q超过I Qmax PP时，R Ext是必需的，并且R Ext要加入到ESR中去参与计算I Qmax。
4.4.2 另一个驱动级别测量方法驱动级别可以由下式计算得出：其中I QRMS是交流电流的均方根有效值。
这个电流可以通过使用小电容(<1pF)分布的示波器探头在放大器的输入端，测量电压变化得到。
相对于流经C L1的电流，放大器的输入电流可以忽略不计；因此可以假定经过晶振的电流等于流经C L1的电流。
晶体振荡器设计报告
石英晶体振荡器设计报告陈永平09电子C班0915241009一、设计要求A.晶体振荡器的工作频率在10MHZ以下（可为4MHZ、6MHZ、8MHZ）。
B.振荡器工作点可调，反馈元件可更换。
C.具有3组不同的负载阻抗。
D.电源电压为12V。
E.在10K负载上输出目测不失真电压波形Vopp≥4V。
震荡频率读出5位有效数字。
二、设计方案的论证A.电路形式：串联型石英晶体振荡器B.电路参数：1. 电路电阻：47k电位器一个，4.2k，4.7k,1.5k,620电阻各一个；2. 负载电阻：1k,10k,110k电阻各一个；3. 电容：103电容4个，102电容一个，101电容一个，152电容一个，可变电容一个；4. NPN三极管：9018 一个；5. 晶振：6Mhz一个；6. 电感：330uh,3.3uh各一个；C.参数估算：1.负载电阻变小时，输出电压幅度变小;负载电阻变大时，输出电压幅度变大。
2.调节Ct使谐振回路谐振频率与晶振的 fs 相同。
3.Rp减小时，输出电压幅度变大；Rp增大时，输出电压幅度变小。
D.设计内容的实现情况:负载上所测得的电压如下表：RL 1k 10k 110kVo-pp 3.33V 4.19V 4.19V三、电路图的分析和说明A.原理图：PCB图B.元器件功能1. 石英晶体:振荡回路的工作频率等于石英晶体的谐振频率fs时，石英晶体的高的阻抗近似为零；振荡回路的工作频率偏离石英晶体的频率fs时，石英晶体的阻抗骤然增加，近乎开路；综上，电路只能形成f=fs的振荡。
本实验中，采用的是6MHZ的晶振，因此回路输出6MHZ的振荡信号。
2. 9018高频管：9018是一种常用的高频(可到1.1GHz)小功率三极管。
它是一种小电压,小电流,小信号的NPN型硅三极管,常用在AM及FM放大电路,及FM/VHF调频本振电路中。
3. 电位器：调节电位器可改变静态工作点。
电路的直流通路如下图静态工作点的计算：U BQ=R2/(Rp+R1+R2)*VccI EQ=(UBQ-UBEQ)/R4I BQ=IEQ/(1+B)当Rp减小时，U BQ增大，从而I EQ增大，三级管的放大倍数B一般是固定的，所以I BQ遂I EQ的增大而增大；4. 可调电容：调节电路回路的频率与石英晶体振荡器的fs相同。
石英晶体振荡电路设计
石英晶体振荡电路设计摘要：不同的制造商提供各种形状与大小的石英晶体，其性能指标也各不一样。
这些指标包括谐振频率、谐振模式、负载电容、串联阻抗、管壳电容以及驱动电平。
本应用笔记帮助读者理解这些指标参数，并允许用户根据应用选择合适的晶体以及在MAX1470超外差接收机电路应用中获得最佳效果。
不同的制造商提供各种形状与大小的石英晶体，其性能指标也各不一样。
这些指标包括谐振频率、谐振模式、负载电容、串联阻抗、管壳电容以及驱动电平。
本篇应用笔记帮助读者理解这些指标参数，并允许用户根据应用选择合适的晶体以及在MAX1470超外差接收机电路应用中获得最佳效果。
晶体的等效电路见图1。
图中包括了动态元件：电阻Rs、电感Lm、电容Cm和并联电容Co。
这些动态元件决定了晶体的串联谐振频率和谐振器的Q值。
并联电容Co是晶体电极、管壳和引腿作用的结果。
图1. 晶体模型以下详细给出主要的性能指标。
谐振频率晶体频率可以根据接收频率指定。
由于MAX1470使用低端注入的中频，晶体频率可由下式给出(单位为MHz)：对于315MHz应用，晶体的频率可为，而在应用时需要晶体。
仅基频模式的晶体需要指定(无需泛音)。
谐振模式晶体具有两种谐振模式：串联(两个频率中的低频率)和并联(反谐振，两个频率中的高频率)。
所有在振荡电路中呈现纯阻性时的晶体都表现出两种谐振模式。
在串联谐振模式中，动态电容的容抗Cm、感抗Lm相等且极性相反，阻抗最小。
在反谐振点。
阻抗却是最大的，电流是最小的。
在振荡器应用中不使用反谐振点。
通过添加外部元件(通常是电容)，石英晶体可振荡在串联与反谐振频率之间的任何频率上。
在晶体工业中，这就是并联频率或者并联模式。
这个频率高于串联谐振频率低于晶体真正的并联谐振频率(反谐振点)。
图2给出了典型的晶体阻抗与频率关系的特性图。
图2. 晶体阻抗相对频率负载电容和可牵引性在使用并联谐振模式时负载电容是晶体一个重要的指标。
在该模式当中，晶体的总电抗呈现感性，与振荡器的负载电容并联，形成了LC谐振回路，决定了振荡器的频率。
晶体Crystal振荡电路原理、分类及设计
晶体Crystal振荡电路原理、分类及设计目录1.文档简介 (3)2.晶体振荡电路的工作原理 (3)2.1石英晶体特性 (3)2.2并联型晶体振荡电路 (4)2.3串联型晶体振荡电路 (6)3.时钟的重要参数 (6)4.晶体振荡器种类 (11)4.1普通晶体振荡器 (11)4.2温度补偿晶体振荡器 (12)4.3恒温晶体振荡器 (14)5.CRYSTAL（晶体）电路设计 (14)5.1晶体电路设计器件说明及选择 (15)5.2PCB布局设计 (16)6.晶体常见问题举例 (16)6.1不起振问题分析与解决 (16)6.2频偏过大 (17)7.总结 (17)附录一相关公式推导一 (18)附录二相关公式推导二 (20)1.文档简介本文主要介绍了晶体振荡电路的工作原理，时钟的重要参数，晶体振荡器的种类，晶体电路设计及晶体常见问题的举例。
2.晶体振荡电路的工作原理晶体（石英晶体）振荡电路主要由主振电路和石英谐振器组成，主振电路将直流能量转换成交流能量，振荡器频率主要取决于石英晶体谐振器。
振荡电路一般采用反馈型电路，按晶体在振荡电路中的作用，又可以分为串联型晶体振荡电路和并联型晶体振荡电路。
本章首先介绍石英晶体的特性，然后分别介绍并联型晶体振荡电路和串联型晶体振荡电路的结构及工作原理。
2.1石英晶体特性晶体（石英晶体）之所以能作为振荡器产生时钟，是基于它的压电效应：所谓的压电效应是指电和力的相互转化，即，如果在晶体的两端施加压缩或拉伸的力，晶体的两端会产生电压信号；同样的，在晶体的两端施加电压信号，晶体会产生形变。
而且这种转化在某特定的频率上效率最高，此频率（由晶片的尺寸和形状决定）即为晶体的谐振频率。
实际应用的晶片是由石英晶体按一定的方向切割而成的，晶片的形状可以各种各样，如方形、矩形或圆形等。
由于晶体的物理性质存在各向差异性，相同的晶体按不同晶格方向切下的晶片，会产生不同的物理特性。
因此，晶体的切割方法是非常重要的，对石英晶体来说，有AT/BT/DT/GT/IT/RT/FC/SC等不同的切法，要根据具体的需求选择相应的切法切割晶片，其中最常用的有AT切和SC切。
LC晶体振荡器的设计解析
通信电子线路课程设计题目：LC晶体振荡器设计姓名：上官小红学号：2012050050087院别：物理与机电工程学院专业：电子信息工程专业年级班级：2012 级1班指导教师：张鸿辉讲师2014年6月13日目录一、概述二、技术指标三、系统框图四、电路分析五、电路工作原理及设计说明六、总电路图设计七、设计总结及心得体会八、参考文献一、概述在电子线路中，除了要有对各种电信号进行放大的电子线路外，还需要有能在没有激励信号的情况下产生周期信号的电子电路，这种在无需外加激励信号的情况下，能将直流电能转换成具有一定波形、一定频率和一定幅度的交变能量的电子电路称为振荡器。
LC振荡电路就是用电感L和电容C组成的一个选频网络的振荡电路，这个振荡电路用来产生一种高频正弦波信号。
常见的LC振荡电路有好多种，比如变压器反馈式、电感三点式及电容三点式，它们的选频网络一般都采用LC并联谐振回路。
这种振荡电路的辐射功率跟振荡频率的四次方成正比，如果要想让这种电路向外辐射足够大的电磁波的话，就必须提高其振荡频率，而且还必须是电路具备开放的形式。
LC振荡电路之所以有振荡，是因为该电路通过运用电容跟电感的储能特性，使得电磁这两种能量在交替转化，简而言之，由于电能和磁能都有最大和最小值，所以才有了振荡。
当然，这只是一个理想情况，现实中，所有的电子元件都有一些损耗，能量在电容和电感之间转化是会被损耗或者泄露到外部，导致能量不断减小。
所以LC振荡电路必须要有放大元件，这个放大元件可以是三极管，也可以是集成运放或者其他的东西。
有了这个放大元件，这个不断被消耗的振荡信号就会被反馈放大，从而我们会得到一个幅值跟频率都比较稳定的信号二、技术指标主要元件参数振荡频率：ƒ。
=12MHz 振荡波形：正弦波 电源电压：+12V 频率稳定度：hf f /10/60max -≤∆高频管型号：3DG6C三、系统框图若振荡器中要维持等幅的自激振荡，基本放大器输入端的反馈信号必须和原输人信号幅度必须相等，同时相位也应相同。
LC晶体振荡器的设计解析
LC晶体振荡器的设计解析
设计LC晶体振荡器时，首先需要选择适当的晶体谐振器。
晶体谐振
器的频率应与振荡器的工作频率相匹配，并具有低的谐振频率漂移和噪声。
通常，晶体谐振器的谐振频率会在一定的温度范围内有所变化，因此需要
进一步进行温度补偿。
接下来，需要选择合适的电感和电容值来实现所需的振荡频率。
一般
情况下，电感的值较大，电容的值较小，以保证振荡器的稳定性和频率准
确性。
同时，还需要考虑电感和电容的可用性和成本，以及其对振荡器性
能的影响。
在选择了适当的谐振器和LC电路参数后，还需要设计反馈网络来实
现正反馈，在LC电路达到谐振的同时，产生稳定的振荡。
反馈网络通常
由分压器、补偿电容和放大器等组成。
分压器用于调整振荡信号的幅度，
补偿电容用于补偿正反馈路径上的损耗，而放大器则增加信号的幅度。
最后，还需要考虑对振荡器的调谐和稳定性进行优化。
调谐可以通过
调节电容或电感的值来实现，以使振荡器的输出频率与目标频率完全匹配。
稳定性则涉及到对温度、供电电压和负载变化的抵抗能力，以保证振荡器
的性能稳定和可靠。
综上所述，LC晶体振荡器的设计包括选择适当的谐振器和LC电路参数、设计反馈网络、进行调谐和稳定性优化等步骤。
设计人员需要综合考
虑频率准确性、稳定性、成本和可靠性等因素，以实现高性能的LC晶体
振荡器。
晶振电路设计方案及建议
晶振电路设计方案及建议本文将讨论晶振电路设计方案，并解释一下电路中的各个元器件的具体作用，并且在元器件数值的选择上提供指导。
最后，就消除晶振不稳定和起振问题，最后文章还会给出一些建议措施。
一晶振的等效电气特性1. 概念[1] 晶片，石英晶体或晶体、晶振、石英晶体谐振器，从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片。
[2] 晶体振荡器，在封装内部添加IC组成振荡电路的晶体元件称为晶体振荡器。
2. 晶振等效电路图1. 晶振的等效电路图1展示了晶振等效的电路。
R是ESR串联等效阻抗，L和C分别是晶振等效电感和等效电容。
Cp是晶振的伴身电容，其极性取决于晶振的极性。
图2是晶振的电抗频谱线。
图2. 晶振的电抗频谱线根据图 2，当晶振工作在串联谐振状态下时，电路就似一个纯电阻电路，感抗等于容抗(XL=XC)。
串联谐振的频率为：当晶振工作在并联谐振模式时，晶振表现为感性。
该模式的工作频率由晶振的负载决定。
对于并联谐振状态的晶振，晶振制造商应该指定负载电容CL。
在这种模式下，振动频率由下式给出在并联谐振模式下，电抗线中fs到fa的斜线区域内，通过调整晶振的负载，如图2，晶振都可以振荡起来。
二晶振电路的设计图3所示为推荐的晶振振荡电路图。
这样的组成可以使晶振处于并联谐振模式。
反相器在芯片内体现为一个AB型放大器，它将输入的电量相移大约180°后输出;并且由晶振，R1，C1和C2组成的π型网络产生另外180°的相移。
所以整个环路的相移为360°。
这满足了保持振荡的一个条件。
其它的条件，比如正确起振和保持振荡，则要求闭环增益应≥1。
图3. 晶振振荡器设计电路反相器附近的电阻Rf产生负反馈，它将反相器设定在中间补偿区附近，使反相器工作在高增益线性区域。
电阻值很高，范围通常在500KΩ ~2MΩ内。
图示的C1，C2就是为晶振工作在并联谐振状态下得到加载电容CL的电容。
关于最优的加载电容CL的计算公式为：这里CS是PCB的漂移电容(stray capacitance)，用于计算目的时，典型值为5pf。
石英晶体振荡器设计参考
石英晶体振荡器设计参考石英晶体振荡器设计参考振荡器是一种将直流电能转换为具有一定频率的交流电能的装置，而将石英晶体谐振器（以下简称晶体）作为频率控制元件的振荡器就叫做石英晶体振荡器（以下简称晶振）。
由于晶体的机械品质因数（Q值）可达到105～106数量级，其相移随频率的变化△Φ/△ω很大，故晶振有很高的频率稳定度，约在10-4～10-12的范围。
目前晶振被广泛应用到军、民用通信电台、微波通信设备、程控电话交换机、无线电综合测试仪、移动电话发射台、高档频率计数器、GPS、卫星通信、遥控移动设备等。
目前晶振有以下八类：普通晶体振荡器（XO）、压控晶体振荡器（VCXO）、温度补偿晶体振荡器（TCXO）、恒温晶体振荡器（OCXO）、温补压控晶体振荡器（TCVCXO）、恒温压控晶体振荡器（OCVCXO）、微机补偿晶体振荡器（MCXO）和铷-晶体振荡器。
其中，温度补偿晶体振荡器包括模拟温补、数字温补、模拟-数字混合温补和单片机温补的晶体振荡器。
以下根据晶振的分类和应用，对晶振设计时需考虑的问题做一下简单介绍。
1.晶体的选用（1）切型的选取晶体的切型有AT、BT、CT、DT、ET、FT、ST、x+5、AC、BC、FC、LC、SC等，每种切型都有各自的特性，而目前在晶振中应用最多的切型是AT切和SC切。
由于AT切石英片的尺寸合适，便于加工，体积可以做的很小，在较宽的温度范围内具有良好的频率温度特性（在-55℃～85℃范围内可达到±25×10-6），并有较高的压电活性等优点，从而得到最广泛的应用。
它是石英谐振器中最重要的一种切型，频率范围约为800kH z～350MHz，采用离子刻蚀技术，其基音频率可达到1GHz左右。
目前的温度补偿晶体振荡器基本都是采用的AT切型晶体。
SC切晶体是一种双旋转切型晶体。
由于它具有应力补偿和热瞬变补偿特性，故其频率与热应力及电极应力在表面内所产生的应力无关。
因此，这种切型具有老化小、相位噪声低、短期频率稳定性好、热滞效应小及开机特性好等优点，特别适用于高稳定晶体振荡器。
晶体振荡器外围电路设计噪声降低电路设计指南
晶体振荡器外围电路设计噪声降低电路设计指南在电子设备和通信系统的设计和布局中，必须仔细考虑晶体振荡器和外围电路，以优化性能。
作为信号源的核心，晶体振荡器必须产生很高的精度输出，因此对高频率噪声从其他的板上来说是非常敏感的。
这种电路在设计时需要明确的注意。
这些技术说明是在一些外围电路中减少噪音的设计指南，在这些电路中高频噪声对晶体振荡器的输出尤其有利。
晶体振荡器和周边电路的噪声来源首先，在图1中，我们指出了典型的由晶体振荡器和外围电路产生的噪声。
有三个主要的噪声源:1．电源线路噪声2．输出线路噪声3．晶体振荡器的噪声通常被称为“噪声”的是这三个因素的累积结果。
下面我们将对地址类型的噪声进行解释。
1。
电源线路噪声电压波纹和开关噪声通常是由电源线发出的。
这种噪声会影响晶体振荡器的输出。
此外，有必要确保晶体振荡器产生的波纹噪声不会流到电源线上。
实施这些措施还可以改善隔离，防止其他设备产生的外部噪声流入晶体振荡器，从而保证晶体振荡器的稳定性。
2。
输出线路噪声输出线噪声是指输出线作为天线的晶体振荡器输出的信号。
对于输出信号和物理跟踪，应该实现降低噪声的技术。
3。
晶体振荡器噪声晶体振荡器的噪音是指晶体振荡器内部集成电路和电路发出的噪声。
要解决这一噪声，需要确保晶体振荡器稳定的电源供应，并确保所需波形的形成，以实现晶体振荡器的稳定运行。
这些噪声源依赖于上述的原因，并可通过本文稍后所提到的功率线和输出线技术间接地减轻。
上述电源发出的噪声水平与电流和电流环路径成正比。
因此，电流或电流回路阻抗的降低会导致发射噪音的降低。
一般来说，电流和电流环路径长度与晶体振荡器及其外围电路有关。
电流量：电源线=晶体振荡器>输出线电流环大小：输出线>电源线>晶体振荡器输出线噪声对晶体振荡电路有最大的影响，其次是功率线的噪声贡献。
实际晶体振荡器所发出的噪声比其他两种来源的噪声要低得多。
[噪音对策]在这些技术说明中，我们已经研究了晶体振荡器及其外围电路中的噪声来源。
晶振振荡电路的设计
晶振振荡电路的设计1 晶振的等效电气特性 (1) 概念 [1] 晶片，石英晶体或晶体、晶振、石英晶体谐振器 从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片。
[2] 晶体振荡器 在封装内部添加IC组成振荡电路的晶体元件称为晶体振荡器。
(2) 晶振的等效电路 Figure1. 晶振的等效电路 Figure 1展示了晶振等效的电路。
R是有效的串联电阻，L和C分别是电感和电容动态元件。
CP 是晶振电极的分流电容。
(3) 晶振等效电路的特殊状态 Figure2是Figure 1电路中的阻抗频率图，不分析得出此图规律的过程(原理)。
Figure2. 晶振的阻抗VS 频率图 [1] 串联谐振频率 根据Figure 2，当晶振工作在串联谐振(《电路基础》)状态(XC=XL)下时电路就似一个纯电阻电路。
串联谐振的频率为： [2] 并联谐振频率 Figure 2中体现了随着频率小范围的升高，Figure1所示电路出现了并联谐振。
此时的频率为fa(不分析电路产生并联谐振的过程)。
[3] 串联谐振与并联谐振之间的频率并联CL的并联谐振 Figure1所示电路有两个谐振点，以频率的高低分其中较低的频率为串联谐振，较高的频率为并联谐振。
由于晶体自身的特性致使这两个频率的距离相当的接近，在这个极窄的频率范围内(fs - fa)，晶振等效为一个电感(不分析WHY)，所以只要晶振的两端并联上合适的电容CL它就会组成新的并联谐振电路。
此时发生并联谐振的频率的计算公式为： MX-COM的所有的晶振振荡器都推荐使用晶振的并联谐振模式。
2 晶振电路的设计 (1) 推荐的晶振振荡器电路 Figure3. 晶振振荡器设计电路 图示中，没在红方框之内部分电路一般都被集成在芯片(如STM3210xxx)内部。
若电阻部分没有被集成在芯片内部，则需要考虑将电阻部分加入。
Rf的值在500KΩ ~ 2MΩ。
图示的C1，C2就是为晶振工作在并联谐振状态下得到加载电容CL的电容。
晶体振荡器电路+PCB布线设计指南
AN2867应用笔记ST微控制器振荡器电路设计指南前言大多数设计者都熟悉基于Pierce(皮尔斯)栅拓扑结构的振荡器，但很少有人真正了解它是如何工作的，更遑论如何正确的设计。
我们经常看到，在振荡器工作不正常之前，多数人是不愿付出太多精力来关注振荡器的设计的，而此时产品通常已经量产；许多系统或项目因为它们的晶振无法正常工作而被推迟部署或运行。
情况不应该是如此。
在设计阶段，以及产品量产前的阶段，振荡器应该得到适当的关注。
设计者应当避免一场恶梦般的情景：发往外地的产品被大批量地送回来。
本应用指南介绍了Pierce振荡器的基本知识，并提供一些指导作法来帮助用户如何规划一个好的振荡器设计，如何确定不同的外部器件的具体参数以及如何为振荡器设计一个良好的印刷电路板。
在本应用指南的结尾处，有一个简易的晶振及外围器件选型指南，其中为STM32推荐了一些晶振型号(针对HSE及LSE)，可以帮助用户快速上手。
目录ST微控制器振荡器电路设计指南目录1石英晶振的特性及模型32振荡器原理53Pierce振荡器64Pierce振荡器设计74.1反馈电阻R F74.2负载电容C L74.3振荡器的增益裕量84.4驱动级别DL外部电阻R Ext计算84.4.1驱动级别DL计算84.4.2另一个驱动级别测量方法94.4.3外部电阻R Ext计算 104.5启动时间104.6晶振的牵引度(Pullability) 10 5挑选晶振及外部器件的简易指南 11 6针对STM32™微控制器的一些推荐晶振 126.1HSE部分126.1.1推荐的8MHz晶振型号 126.1.2推荐的8MHz陶瓷振荡器型号 126.2LSE部分12 7关于PCB的提示 13 8结论141 石英晶振的特性及模型石英晶体是一种可将电能和机械能相互转化的压电器件，能量转变发生在共振频率点上。
它可用如下模型表示：图1石英晶体模型C0：等效电路中与串联臂并接的电容(译注：也叫并电容，静电电容，其值一般仅与晶振的尺寸有关)。