我们在观察晶振电路时，通常会听到一些电子元器件，晶振和晶振两边的电容。 电容一端接地，另一端接晶振。 还有两个内阻，一个跨接在晶振两端，一个接晶振输出端，接在芯片上。 我们都知道旁路电容称为匹配电容。 它们的大小可以改变振荡电路的频率，这可以通过实验观察到。 而串联和并联的两个内阻分别起什么作用，取值有多大？
微控制器的时钟源可分为两类：基于机械谐振元件的时钟源，如晶体振荡器和陶瓷谐振腔； 基于移相电路的时钟源，例如RC（内阻、电容）振荡器。 硅振荡器通常是完全集成的 RC 振荡器。 为了提高稳定性，它们包括时钟源、匹配内部电阻和电容以及温度补偿。
右图显示了两个时钟源。 两个分立振荡器电路，其中图 a 是皮尔斯振荡器配置，与机械谐振元件（例如晶体和陶瓷谐振回路）一起使用。 图 b 是一个简单的 RC 反馈振荡器。
例如，振荡电路在其输出端串接一个22K的内阻，在其输出端和输入端之间串接一个10M的内阻。并联内阻
电路内阻并联是因为芯片内部有一个线性运放接晶振，将输入反转180度输出。 晶振处负载电容内阻组成的网络又提供了180度的相移，整个支路相移360度，满足振荡的相位条件。 同时要求闭环增益小于或等于1，这样晶振才能正常工作。 Xin和Xout内部通常是施密特反相器，反相器不能驱动晶振回落。 因此，在逆变器的两端并联一个内阻，输出信号通过内阻进行反相。 内阻的作用是给电路内部的反相器加一个反馈回路，产生放大作用。 当晶体在其中时，反馈环路的交流等效物将根据晶体的频率产生共振。 由于晶振的Q值很高，内阻在较大范围内变化不会影响输出频率，但会影响占空比。 晶振输入输出连接的内阻是为了形成负反馈，保证放大器工作在高增益线性区，通常在M欧级，KHz晶振电路，并联内阻一般为10M欧， MHz晶振，并联电容一般为1M欧姆左右。
串联内阻
电路的串联内阻常用于防止晶振过驱动。 过驱动晶振的后果是晶振的触点镀镍层会逐渐磨损，导致频率升高，导致晶振初期失效，也可用于驱动级调整。 用于调整驱动电平和振动余量。 内阻Rs常用于防止晶振过驱动。 过度驱动晶体会逐渐磨损晶体的接触镀镍层，从而导致频率增加。 示波器可用于测量 OSC 输出引脚。 如果检查一个特别清晰的正弦波，正弦波的上下限满足时钟输入要求，说明晶振没有过驱动； 反之，如果余弦波形的波峰，波谷两端变平，产生的波为圆圈电容器串联和并联特点，晶振过驱动。 这时就需要使用内阻Rs来防止晶振过驱动。 确定内阻Rs值最简单的方法是串联一个5k或10k的微调内阻，从0开始逐渐增大，直到正弦波不再平坦为止。 这样就可以找到最接近的电阻Rs值。
输出端内阻与负载电容串联组成网络，提供180度相移，同时起到限流作用，防止逆变输出过驱动晶振和损坏晶体振荡器。 它的值一般都在几百千欧以上。 具体尺寸需要调试，串联的内阻要根据过载的程度来选择。
晶振本身的作用 振荡器是一个能量转换器。 石英谐振器借助石英晶体谐振器确定工作频率。 与LC谐振电路相比，它具有高标准和非常高质量的素数，并且具有高频率稳定性，在采用高精度和稳频措施后，石英晶体振荡器可以达到10-4~10-11稳定性。 基本性能主要是振荡。 凭借对一定频率的响应，可用于混频和选频网络。 石英谐振器相当于RLC振荡电路。 石英晶体，又称水晶，是一种六角锥形晶体，其物理成分为氢氧化铝（SiO2），比较坚硬。它具有三个相互垂直的轴，具有各向异性：水平Z轴称为光轴，X轴通过六个多面体的棱线并垂直于Z轴的轴称为电轴，同时垂直于X轴和Z轴（垂直于小平面）的Y轴称为机械轴
石英晶体之所以可以用作谐振器，是因为它具有正（机械能→电能）和负（电能→机械能）压电效应。 沿石英晶片的电轴或机械轴施加压力，会在晶片的电轴两侧形成正负电荷，呈现出电流，其大小与施加力形成的形状成反比； 如果施加张力，就会形成反向电流，这些现象称为正效应。 当沿石英晶片的电轴施加电场时，晶片将在电轴和机械轴方向上被拉伸或压缩，并发生变形。 这些现象称为逆压电效应。 因此，当在晶体两侧的三刀端施加交流电时电容器串联和并联特点，晶圆会随着电流的变化形成机械振动，机械振动会在晶圆的内表面形成交变电荷晶片。 因为晶体是弹性固体，所以对于某种形式的振动存在固有的机械共振频率。 当外加交流电流等于晶圆的自然机械谐振频率时，晶圆的机械振动幅度最大，流经晶圆的电压最大，形成谐振现象。 石英晶片的共振具有多谐性，即除噪声共振外，还可以在谐波频率下共振。 通常，将与晶片的噪声共振的谐振器和与晶片的谐波频率共振的谐振器称为滑动共振。 对于乐器，通常可以使用3、5、7等奇数滑音。晶片的振动频率与长度成正比。 工作频率越高，要求晶圆越薄（规格越大，频率越低），这样的晶圆机械硬度越差，越难加工，但很容易振坏，所以滑音晶体常用于工作频率较高的场合。 通常，工作频率大于20MHZ时使用频域晶振，工作频率小于20MHZ时使用滑音晶振。
原理：压电效应
如果在石英晶体的两个电极上施加电场，晶圆就会发生机械变形。 相反，如果在晶圆的右侧施加机械压力，则会在晶圆的相应方向形成电场。 这些化学现象称为压电效应。 如果在晶圆的两个极上施加交流电，晶圆就会形成机械振动，同时晶圆的机械振动会形成交变电场。 正常情况下，晶圆的机械振动幅度和交变电场的幅度很小，但当外加交流电的频率为一定值时，幅度明显增强，远大于在其他频率下，这些现象称为压电谐振，与LC电路的谐振现象非常相似。 其共振频率与晶圆的切割方式、几何形状和尺寸有关。
晶振的作用简单来说就是：选择频率，让与其固有频率相等且接近的振荡振荡。
对于高可靠性系统设计，晶体选择非常重要，尤其是对于具有睡眠唤醒的系统（通常使用低电流实现低帧率）。 这是因为低电源电流降低了提供给晶体的激励功率，导致晶体开始振荡非常缓慢或根本不振荡。 这种现象在上电复位时不是很明显，因为上电时电路中有足够的扰动，很容易产生振荡。 从睡眠中唤醒时，电路的扰动比接通电源时小很多，不易起振。 在振荡电路中，晶振既不能过激（容易振荡到高阶纹波），也不能欠激（不易起振）。 晶振的选择至少要考虑：谐振频点、负载电容、激励功率、温度特性、常年稳定性。
晶振匹配电容
1、匹配电容-----负载电容是指晶振正常回落所需要的电容。 通常外接一个电容，使晶振两端的等效电容等于或接近负载电容。 在要求较高的情况下，还应考虑ic输入端的对地电容。 通常连接在晶体振荡器两端的电容是所需负载电容的两倍。 这样，并联靠近负载电容。
2、负载电容是指电路中晶振两端总的外部有效电容。 他是一个测试条件，也是一个使用条件。 在应用中，可以通过在给定的负载电容值附近进行调整来获得精确的频率。 这个电容的大小主要影响负载谐振频率和等效负载谐振内阻。
3. 通常情况下，减小负载电容会增加振荡频率，减小负载电容会降低振荡频率。
4、负载电容是指晶振的两根引线连接到IC块内外的所有有效电容之和，可视为电路中串联的晶振的电容。 不同的负载频率决定了振荡器的振荡频率是不同的。 具有相同标称频率的晶体振荡器不一定具有相同的负载电容。 由于石英晶振有两个谐振频率，一个是串联的低负载电容晶振，一个是并联的高负载电容晶振。 因此，标称频率相同的晶振互换时，必须要求负载电容相同，不能贸然互换，否则家电将无法正常工作。
关于水晶
石英晶体振荡器是一种高精度、高稳定性的振荡器，广泛用于彩电、计算机、遥控器等各种振荡电路，以及通信系统中的频率发生器，形成数据处理设备的时钟信号。 并为特定系统提供参考信号。
一、石英晶体振荡器的基本原理
一、石英晶体振荡器的结构
石英晶体振荡器是利用石英晶体（氢氧化铝晶体）的压电效应制成的一种谐振元件。 ，可以是正圆，也可以是长方形或正方形等），在其对应的两个表面涂上银层作为电极，在每个电极上焊一根引线并接在管脚上，再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器，简称石英晶体或晶振、晶振。 其产品通常采用金属外壳包装，但也有玻璃、陶瓷或塑料包装。
2.压电效应
如果在石英晶体的两个电极上施加电场，晶圆就会发生机械变形。 相反，如果在晶圆的右侧施加机械压力，则会在晶圆的相应方向形成电场。 这些化学现象称为压电效应。 如果在晶圆的两个极上施加交流电，晶圆就会形成机械振动，同时晶圆的机械振动会形成交变电场。 一般情况下，晶圆的机械振动幅度和交变电场的幅度很小，但当外加交流电的频率为一定值时，幅度明显加强，远大于在其他频率下，这些现象称为压电谐振，与LC电路的谐振现象非常相似。 其共振频率与晶圆的切割方式、几何形状和尺寸有关。
三、符号及等效电路
当晶体不振动时，可以看作是一个平板电容器，称为静电电容C。它的大小与晶片的几何规格和电极面积有关，通常约为几个PF到几十个PF。 晶体振荡时，机械振动的惯性可等效为电感L。通常L的取值在几十mH到几百mH。 圆片的弹性可以等效为电容C，C的值很小，通常只有0.0002～0.1pF。 晶圆振动时摩擦造成的损耗相当于R，其值约为100Ω。 由于晶片的等效电感很大，而C很小，R也很小，所以电路的质量数Q很大，可达1000-10000。 另外，晶圆本身的谐振频率基本上只与晶圆的切割形式、几何形状、尺寸有关，但可以做到精确，所以石英谐振器组成的振荡电路可以获得高频稳定性。
4.谐振频率
从石英晶体谐振器的等效电路可知，它有两个谐振频率，即 (1) 当串联谐振发生在L、C、R路时，其等效阻抗最小（等于到 R）。 串振频率用fs表示，石英晶体对于串振频率fs是纯阻性的。 (2)当频率低于fs时，L、C、R路呈感性，可与电容C类比，发生并联谐振，其并联频率用fd表示。
根据石英晶体的等效电路，可以定性地绘制出其检频特性曲线。 可见，当频率高于串联谐振频率fs或频率低于并联谐振频率fd时，石英晶体呈容性。 仅在 fs
2、石英晶体振荡器类型特点 石英晶体振荡器是由具有高质量激励的石英晶体振荡器（即谐振器和振荡电路）组成。 晶体的质量、切割方向、晶体振荡器的结构和电路模式共同决定振荡。 振荡器的性能。 国际装配工委员会（IEC）将石英晶体振荡器分为4类：普通晶体振荡器（TCXO）、电流控制晶体振荡器（VCXO）、温度补偿晶体振荡器（TCXO）和恒温控制晶体振荡器。 振荡（OCXO）。 目前有数字补偿晶体损耗振荡（DCXO）等。
普通晶振（SPXO）可形成10^（-5）到10^（-4）量级的频率精度，标准频率为1-，频率稳定度为±。 SPXO不采用任何水温频率补偿措施，价格便宜，一般用作微处理器的时钟元件。 封装尺寸范围从 21×14×6mm 到 5×3.2×1.5mm。
电流控制晶体振荡器（VCXO）的精度在10^（-6）到10^（-5）量级，频率范围为1~30MHz。 低容差振荡器的频率稳定性为±50ppm。 一般用于锁相支路。 包装规格为14×10×3mm。
室温补偿晶体振荡器（TCXO）采用温度敏感元件进行体温频率补偿，频率精度达到10^(-7)~10^(-6)量级，频率范围1-60MHz，频率稳定性为±1～±2.5ppm，封装规格范围从30×30×15mm到11.4×9.6×3.9mm。 一般用于手持电话、蜂窝电话、双向无线通讯设备等。
恒温晶体振荡器（Oven ，简称OCXO）是将晶体和振荡电路置于恒温箱内，以消除环境湿度变化对频率的影响。 OCXO 频率精度在 10^(-10) 到 10^(-8) 的数量级，对于某些特殊应用甚至更高。 频率稳定性是四种振荡器中最高的。
三、石英晶振的主要参数
晶振的主要参数包括标称频率、负载电容、频率精度、频率稳定度等。不同的晶振标称频率不同，标称频率多标注在晶振外壳上。 例如，常用的普通晶振的标称频率有：48kHz、、503.5kHz、1MHz~40.50MHz等。特殊要求的晶振频率可达以上，有的没有标称频率，如CRB、ZTB、Ja等系列。 负载电容是指晶振两引线所连接的IC块内外所有有效电容的总和，可以看成是在电路中与晶振串联的一个电容。 不同的负载频率决定了振荡器的振荡频率是不同的。 具有相同标称频率的晶体振荡器不一定具有相同的负载电容。 由于石英晶振有两个谐振频率，一个是串联的低负载电容晶振，一个是并联的高负载电容晶振。 因此，标称频率相同的晶振互换时，必须要求负载电容相同，不能贸然互换，否则家电将无法正常工作。 频率精度和频率稳定性：由于普通晶振的性能基本可以满足普通家电的要求，高端设备也需要有一定的频率精度和频率稳定性。 频率精度范围从 10^(-4) 到 10^(-10)。 稳定性在 ±1 到 ± 之间变化。 需要根据具体设备需要选择合适的晶振，如通信网络、无线数据传输等系统，对石英晶振的要求较高。 因此，晶振的参数决定了晶振的质量和性能。 在实际应用中，应根据具体要求选择合适的晶振。 因为不同性能的晶振价格不一样，要求越高价格越贵。 通常，选择只需要满足要求即可。
四、石英晶体振荡器的发展趋势
1、小型化、薄型化和芯片化：为满足以中国联通为代表的便携产品的轻薄短小要求，石英晶振的封装由传统的裸金属外壳外覆塑料金属转变为陶瓷封装。 TCXO等元器件已经缩小了30倍到100倍。SMD封装的TCXO长度不到2mm，5×3mm的元器件已经上市。
2、高精度、高稳定性。 目前无补偿晶振的总精度也可以达到±25ppm。 VCXO的频率稳定性在10~7℃范围内通常可以达到±20~，而OCXO在相同温度范围内可以达到±20ppm。 内部频率稳定性通常为±0.0001~5ppm，VCXO控制在±25ppm以下。
3、低噪声、高频、抖频在GPS通信系统中是不允许的，相位噪声是表征振荡器抖频的重要参数。 目前OCXO主流产品的相位噪声性能已经有了很大的提升。 除VCXO外，其他类型晶振最高输出频率不超过。 如GSM等联通电话机使用的UCV4系列压控振荡器，频率为650-，供电电流为2.2-3.3V，工作电压为8-10mA。
4、低功能、快速启动、低电流运行、低电平驱动、低电压消耗成为趋势。 电源电流通常为 3.3V。 目前很多TCXO和VCXO产品，电压消耗不超过2mA。 石英晶体振荡器的快速启动技术也取得了突破。 如美国精工生产的VG型VCXO，在±0.1ppm规定值范围内稳频时间大于4ms。 台湾东京陶瓷股份有限公司生产的，起振4ms后可达到额定值的90%。 OAK公司的10-25MHz OCXO产品预热5分钟后可达到±0.01ppm的稳定性。
五、石英晶体振荡器的应用
1、石英钟最大的优点就是准时、低功耗、耐用。 无论是老式石英钟还是老式多功能石英钟，其核心电路都是石英晶体振荡器，其频率精度决定了电子钟的走时精度。 从石英晶振原理示意图来看，V1和V2组成一个CMOS反相器，石英晶振Q、振荡电容C1和微调电容C2组成一个振荡系统，其中石英晶振相当于一个电感器。 振荡系统的器件参数决定了振荡的频率。 通常Q、C1、C2为外接器件。 另外，R1为反馈内阻，R2为振荡稳定内阻，它们都集成在电路中。 因此，不能通过改变C1或C2的值来调整走时精度。 但此时，我们仍然可以通过增加一个电容C来改变振荡系统的参数来调整走时精度。 根据电子挂钟的快慢，调整电容连接的方法有两种：如果走时太快，可以在石英晶体两端并联电容C，如图4所示。此时系统总电容增大，振荡频率变低，走时减弱。 如果走时慢，可以在水晶大道串一个电容C。 如图5所示。此时系统总电容增加，振荡频率变高，走时增加。 走时的准确度只有经过耐心的试错才能调整。 为此，晶体振荡器可用作时钟信号发生器。
2、随着电视技术的发展，近来彩电大多采用或晶振作为行场电路的振荡源。 1/3分频得到的行频，大大提高了其稳定性和可靠性。 表面和晶体振荡器价格适中且易于更换。
3、在通信系统产品中，石英晶体振荡器的价值得到了更广泛的体现，也得到了更快的发展。许多高性能的石英晶体振荡器主要应用于通信网络、无线数据传输、高速数字数据传输、 ETC。
晶振负载电容
晶体器件的负载电容是指电路中晶体两端的总外部有效电容。 指晶振正常回落所需的电容。 通常外接一个电容，使晶振两端的等效电容等于或接近负载电容。 在要求较高的情况下，还应考虑ic输入端的对地电容。 在应用中，可以通过在给定的负载电容值附近进行调整来获得精确的频率。 该电容器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 其中Cd和Cg分别为晶振两脚和地的电容，Cic（集成电路内部电容）+△C（PCB上的电容）。 也就是说如果负载电容是15pf，两边接27pf就差不多了，通常a是6.5～13.5pF
各种逻辑芯片的晶振管脚可以等效为一个电容三点振荡器。 晶振管脚内部一般是反相器，或者是质数个反相器串联。 晶振输出脚XO和晶振输入脚XI接一个内阻，CMOS芯片一般在几兆欧到几十兆欧之间。 很多芯片管脚已经包含了这个内阻，外部管脚就不用接了。 这个内阻是为了使反相器在振荡开始时处于线性状态，而反相器就像一个增益很大的放大器，以利于振荡。 石英晶体也连接在晶体振荡器引脚的输入和输出之间，相当于一个并联谐振电路，振荡频率应该是石英晶体的并联谐振频率。 晶振后面的两个电容接地，其实就是电容三点电路的分压电容，接地点就是分压点。 接地点是分压点作为参考点，振荡管脚的输入输出是反相的，但是从并联谐振电路的两端，也就是石英晶体来看，一个正反馈产生以确保电路继续振荡。 在芯片设计中，这两个电容已经生产出来了，通常两者的容量是相等的，容量根据工艺和版图的不同而不同，但毕竟比较小，不一定适合很宽的频率范围。 外接时，大约几PF到几十PF，取决于频率 取决于石英晶体的特性。 需要注意的是，两个串联电容的值并联在谐振电路上，会影响振荡频率。 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! ！ ！