單片機反相器_單片機晶振旁邊電容的作用及振蕩電路的分析

絕大多數的MCU愛好者對MCU晶體兩邊要接一個22pF附近的電容不了解，因為這個電容有些時候是可以不要的。參考很多書籍，講解的很少，往往提到最多的是起穩定作用，負載電容之類的話，都不是很深入理論的分析。

問題是很多愛好者不去關心這兩個電容，他們認為按參考設計做就行了，本人也是如此，直到有一次一個手機項目就因為這個電容出了問題，損失了幾百萬之後，才開始真正的考慮這個電容的作用。

其實MCU的振蕩電路的真名叫“三點式電容振蕩電路”，請參考網頁中的圖檔。

Y1是晶體，相當于三點式裡面的電感，C1和C2就是電容，5404和R1實作一個NPN的三極管，大家可以對照高頻書裡的三點式電容振蕩電路。接下來分析一下這個電路。

5404必需要一個電阻，不然它處于飽和截止區，而不是放大區，R1相當于三極管的偏置作用，讓5404處于放大區域，那麼5404就是一個反相器，這個就實作了NPN三極管的作用，NPN三極管在共發射極接法時也是一個反相器。

接下來用通俗的方法講解一下這個三點式振蕩電路的工作原理，大家也可以直接看書。

大家知道一個正弦振蕩電路要振蕩的條件是，系統放大倍數大于1，這個容易實作，相位滿足360°，接下來主要講解這個相位問題：

5404因為是反相器，也就是說實作了180°移相，那麼就需要C1，C2和Y1實作180°移相就可以，恰好，當C1，C2，Y1形成諧振時，能夠實作180移相，這個大家可以解方程等，把Y1當作一個電感來做。也可以用電容電感的特性，比如電容電壓落後電流90°，電感電壓超前電流90°來分析，都是可以的。

當C1增大時,C2端的振幅增強，當C2降低時，振幅也增強。

有些時候C1，C2不焊也能起振，這個不是說沒有C1，C2，而是因為晶片引腳的分布電容引起的，因為本來這個C1，C2就不需要很大，是以這一點很重要。接下來分析這兩個電容對振蕩穩定性的影響。

因為7404的電壓回報是靠C2的，假設C2過大，回報電壓過低，這個也是不穩定，假設C2過小，回報電壓過高，儲存能量過少，容易受外界幹擾，也會輻射影響外界。C1的作用對C2恰好相反。因為我們布闆的時候，假設雙面闆，比較厚的，那麼分布電容的影響不是很大，假設在高密度多層闆時，就需要考慮分布電容，尤其是VCO之類的振蕩電路，更應該考慮分布電容。

有些用于工控的項目，建議不要用晶體的方法振蕩，二是直接接一個有源的晶振

很多時候大家會用到32.768K的時鐘晶體來做時鐘，而不是用單片機的晶體分頻後來做時鐘，這個原因很多人想不明白，其實這個跟晶體的穩定度有關，頻率越高的晶體，Q值一般難以做高，頻率穩定度不高，32.768K的晶體穩定度等各方面都不錯，形成了一個工業标準，比較容易做高。