信任许多刚刚触摸单片机的朋友都被长辈们长辈劝诫过,关于单片机晶振电路电容,不是运用22pf,便是运用30pf。但为什么要这样运用?其间的道理是什么?却很少有人了解。本文就将通过实例的方法为我们剖析单片机晶振电路中的取值效果。
本文的实例采用了一个ATMEGAL16单片机的温度收集体系,焊接之后现实却并不简单,即使运用万用表也无法发现过错,之后置疑是不是单片机锁死,在更换了几块单片机后状况也并未得到改进。通过细心排查才发现有两个0.1uf的电容焊在了晶振电路中,导致晶振不起振所以整个电路就体现反常,再换成22pf的电容便立刻正常。
所以究竟是什么原因造成了反常呢?
图1
其实单片机和其他一些IC的振动电路的真名叫“三点式电容振动电路”,如图1。
Y1是晶体,相当于三点式里边的电感,C1和C2便是电容,5404非门和R1完成一个NPN的三极管,接下来剖析一下这个电路。
5404必需求一个电阻,不然它会处于饱满截止区而不是扩大区。R1相当于三极管的偏置效果,让5404处于扩大区域,那么5404便是一个反相器,完成了NPN三极管的效果,NPN三极管在共发射极接法时也是一个反相器。
一个正弦振动电路要振动的条件是体系扩大倍数大于1。这个简单完成,相位满意360度,与晶振振动频率相同的很小的振动就被扩大了。接下来首要解说相位问题:
5404因为是反相器,也便是说完成了180°移相,那么就需求C1,C2和Y1完成180°移相就能够,刚好,当C1,C2,Y1构成谐振时,能够完成180移相,这个我们能够解方程等,把Y1当作一个电感来做。也能够用电容电感的特性,比方电容电压落后电流90°,电感电压超前电流90°来进行剖析都是能够的。当C1增大时,C2端的振幅增强,当C2下降时,振幅也增强。
有些时分C1、C2不焊也能起振,这个不是说没有C1、C2,而是因为芯片引脚的分布电容引起的,因为原本C1、C2就不需求很大,所以这一点很重要。接下来剖析这两个电容对振动安稳性的影响。
因为5404的电压反应是靠C2的,假定C2过大,反应电压过低。假定C2过小,反应电压过高,贮存能量过少简单受外界搅扰,也会辐射影响外界。C1的效果对C2刚好相反。因为布板的时分,假定双面板比较厚,那么分布电容的影响不是很大,假定在高密度多层板时,就需求考虑分布电容。
这儿需求特别阐明并需求引起我们留意的是,有些将来是要用于工控的规划,这些规划主张不要用无源单片机晶振的方法来起振,而是直接接有源晶振。也是首要因为无源晶振需求起振的原因,而工控项目要求安稳性要好,所以会直接用有源晶振。在有频率越高的频率的晶振,安稳度不高,所以在速度要求不高的状况下会运用频率较低的晶振。