RTC无源晶振32.768K两个外接电容的重要作用

RTC无源晶振32.768K两个外接电容的重要作用

一般情况下,RTC无源晶振32.768K(CL=12.5PF时)引脚会各接一个18~22pF的对地电容。这种MCU振荡电路的全称叫“三点式电容振荡电路”。两个外接电容的作用主要为:对频率进行微调及使频率趋于更稳定性。

RTC无源晶振32.768K两个外接电容的重要作用

在频率微调方面,外接电容与无源晶振输出频率之间为反比关系。具体请参阅本网站相关文章,此处不再赘叙。

外接电容对于无源晶振输出频率的稳定作用解析如下:

RTC无源晶振32.768K两个外接电容的重要作用

(无源晶振正弦波振荡电路)

无源晶振相当于三点式里面的电感,C1和C2就是电容,5404非门和R1为实现一个NPN的三极管。

5404必然需要一个电阻,否则它将处于饱和截止区,而非放大区,R1相当于三极管的偏置作用,使5404处于放大区域内,那么5404就是一个反相器,这个就实现了NPN三极管的作用,NPN三极管在共发射极接法时也是一个反相器。

正弦振荡电路的振荡条件:

系统放大倍数大于1,即相位满足 360°。5404因为是反相器,实现了 180°移相,那么就需要 C1,C2 和Y1实现 180°移相。当 C1,C2,Y1 形成谐振时,就能够实现180移相。谐振时,C1、C2 上通过的电流等同,地(GND)在 C1、C2 中间,所以恰好电压相反,实现 180 移相。当 C1增大时,C2端的振幅增强,当C2降低时,振幅也增强。

RTC无源晶振32.768K两个外接电容的重要作用

有时,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,因为本来这个 C1,C2 就不需要很大,所以这一点很重要。还有另外一种情况是,芯片内部已经配置了电容。

因为 5404 的电压反馈是靠 C2 的,假设 C2 过大,反馈电压过低,这个也是不稳定,假设 C2 过小,反馈电压过高,储存能量过少,容易受外界干扰,也会辐射影响外界。C1 的作用对C2恰好相反。因为在我们布线时,假设为比较厚的双面板,分布的杂散电容的影响不会很大,但假设在高密度多层板时,就需要考虑分布的杂散电容。

建议

对于一些工控的项目,建议不要采用RTC无源晶振方案,也是主要由于无源晶振需要起振的原因,而工控项目要求稳定性要好,所以会通过直接选择RTC有源晶振32.768K来获取更稳定的时钟信号源。附RTC有源晶振32.768K测试电路图如下:

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