晶体振荡器在电子设计中可以说是无处不在，并且在扮演着非常重要的角色，晶振对电路板的角色好比心脏于人，其重要性不言而喻。MCU无源晶振电路设计指南主要涉及到如何选择合适的无源晶振电路以及如何设计稳定的振荡电路。无源晶振电路是MCU中常用的一种时钟源，它能够提供稳定的时钟信号以供MCU正常工作。设计指南通常包括选择合适的晶振频率、匹配合适的负载电容、布线和接地等方面的建议。
1-无源晶振起振原理无源晶振需要在谐振电路里才能工作，如单片机，其引脚内部已配套谐振电路，接上无源晶振、匹配好外接电容，上电提供额定激励功率就可以。晶振具有压电效应，在石英芯片上加电场会产生机械形变，再加交变电场后，芯片会产生机械振荡，之间的机械能与电能会相互转换，主要是通过单片机内部的电激励来产生固定频率的机械振动，振动又会产生电流反馈给电路，电路接到反馈后进行信号放大，再次用放大的电信号来激励晶振机械振动，晶振再将振动产生的电流反馈给电路。
当电路中激励电信号和晶振的标称频率相同时，晶振的振幅就会突然增加，此时会输出信号强大，频率稳定的正弦波，整形电路再将正弦波变成方波送到数字电路中供其使用，无源晶振的输出能力有限，输出为mW级别的能量，在集成电路内部，往往需要放大数百倍才能使用。晶振与芯片间的连线如同接收天线，走线越长，接收的信号就越强，产生的电能量也越强，当接收到电信号强度超过或接近晶振产生的信号强度时，芯片内部放大电路输出的将不再是固定频率的方波了，而是毫无规律的杂讯信号，无法使用。2-选择指南：第一步：增益裕量(Gainmargin)计算选择一个晶振(参考MCU的数据手册确定晶振的频率)。计算晶振的增益裕量(Gainmargin)并检查其是否大于5。如果Gainmargin <5，说明这不是一个合适的晶振，应当再挑选一个低ESR值和/或低CL值的晶振，重新第一步。如果Gainmargin >5，进行第二步。第二步：外部负载电容的计算计算CL1和CL2的值，并检查标定为该计算值的电容是否能在市场上获得。如果能找到容值为计算值的电容，则晶振可以在期望的频率正常起振。然后转到第三步。如果找不到容值为计算值的电容：该应用对频率要求很高，你可使用一个可变电容并将其调整到计算值，然后转到第三步。如果对频率的要求不是特别苛刻，选择市场上能获得的电容中容值距计算值最近的电容，然后转到第三步。第三步：驱动级别及外部电阻的计算计算驱动级别DL（Drive Level）并检查其是否大于DLcrystal：如果 DL < DLcrystal，没必要使用外部电阻，祝贺你，你找到了合适的晶振。如果 DL > DLcrystal，你应该计算 RExt （External Resistance，外部电阻）使其确保 DL< DLcrystal 并据此重新计算 Gainmargin。如果 Gainmargin> 5，祝贺你，你找到了合适的晶振。如果 Gainmargin< 5，你别无选择，再重新挑选另外一个晶振吧。然后重新回到第一步。注意：
仅当晶振上的功耗超过晶振制造商给定的值， REXT才是必需的。否则， REXT的值应当是0。3-晶振的测试和测量晶振的测量需要常用的测量仪器有两种：示波器和频率仪。若通过示波器看到看到晶振的正弦波波形或频率仪显示正确频率数字，就说明晶振已正常起振。一般情况下，晶振损坏的可能性极小。
来源：启芯硬件
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