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匹配晶振的负载电容需要考虑多个因素,从明确原理出发,通过计算、调整等步骤达成。

一、理解负载电容的概念

负载电容(CL)是指在电路中跨接晶体两端的总的有效电容,它会影响晶振的谐振频率和输出幅度。在晶振的规格书中,通常会给出一个标称负载电容值,这个值是晶振能够稳定工作在标称频率下的理想电容负载条件。

二、确定电路中的实际负载电容

实际电路中的负载电容由多个部分组成,主要包括PCB布线的寄生电容(通常较小,但在高频电路中不能忽略)、与晶振连接的两个匹配电容(C1和C2)以及芯片内部的等效电容。其计算公式为:CL=C1×C2/C1+C2+Cp,其中Cp代表PCB寄生电容和芯片内部等效电容之和。一般情况下,Cp的值较难精确确定,通常需要通过经验估算或测量来获取一个大致范围。

三、计算匹配电容值

假设已知晶振的标称负载电容CL0和Cp,根据上述公式,我们可以通过调整C1和C2来匹配标称负载电容。为了简化计算和设计,通常会选择C1=C2=C,此时公式可简化为:CL0=C/2+Cp,进而得到C=2×(CL0-Cp)。例如,晶振标称负载电容为12pF,估算Cp为2pF,那么C=2×(12-2)=20pF,即匹配电容C1和C2可选择20pF。

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