无源晶振电路中电阻的作用是什么？

在无源晶振起振电路中，通常我们会发现存在两个电阻：并联电阻和串联电阻。

1、并联电阻又叫反馈电阻，它使反相器在振荡初始时处于线性工作区。如果我们需要稳定无源晶振的输出波形，就需要增加这个并联电阻。晶诺威科技建议MHz晶振并联1M欧姆，KHz晶振并联10M欧姆。

2、当无源晶振输出波形出现削峰/畸变时，则晶振可能存在过驱现象，可增加这个串联电阻。串联电阻与匹配电容组成网络，提供180度相移，同时起到限制振荡幅度，防止反向器输出对晶振过驱动将其损坏。串联电阻阻值一般在几十欧姆，其具体阻值请根据晶振本身电阻及过驱程度来确定。一般来说，串联电阻的值越小，振荡器启动得越快。串联电阻必须足够大以避免电流过驱动晶体，但又足够小以允许电路提供足够的电流来快速启动振荡（串联电阻太大可能导致振荡器无法启动）。在某些情况下（主要指晶振未被过驱的情况下），串联电阻可以是零或省略，尤其是对于高频晶体。

注：

无源晶振电路由晶振和相关的电容、电阻等元件组成。晶振的频率决定了单片机的工作频率。电容和电阻则用于调节晶振的频率和稳定性。

关于无源晶振电路中是否需要并联电阻和/或串联电阻，请仔细阅读IC手册。如果IC部分已含有反馈电阻，则外部晶振电路无需再并联反馈电阻。另外，如果晶振电路不存在过驱问题，则无需增加这颗串联电阻（阻尼电阻）。

拓展阅读：无源晶振起振电路中为什么需要负阻抗？

在普通电路中，电阻是消耗能量的。但在振荡电路中，放大器通过反馈网络可以表现出一种等效的“负电阻”特性，向晶体提供能量以补偿其损耗。

石英晶体本质上是一个高Q值的谐振器，但它自身存在等效串联电阻ESR，如果没有外部电路补偿能量，振荡会迅速衰减直至停止。因此，回路中的负电阻绝对值|−R|必须大于晶体的等效串联电阻RR。

什么是起振裕量？

起振裕量可以理解为振荡电路所提供的负电阻能力，相对于晶体损耗电阻的“富余程度”。建议振荡宽限为晶振等效串联电阻RR的5倍之上：│−R│ ≥ 5 × RR当振荡进入稳定状态后，系统能量达到动态平衡，关系趋近于：RR ≈ │−R│

起振裕量不足会带来什么问题？

在实际产品中，起振裕量不足往往不是“完全不起振”，而是表现为各种隐性故障：上电偶发不起振冷启动失败高温或低温停振批量一致性差使用一段时间后，老化停振负电阻的测量方法负电阻测量的方法是在晶体一端串联一个测试电阻Rtest(建议使用低感抗电阻)，逐步增加阻值，直到振荡刚好停止。负电阻 ≈ Rtest + 晶体 RL该数值反映了振荡电路的实际负阻能力。这种方法是评估MCU内部振荡能力的常用手段。

起振裕量也不是越大越好。虽然裕量越大越容易起振，但过高也会带来副作用：如：功耗增加、相位噪声恶化、频率稳定性下降、晶体过驱动导致寿命缩短等问题。

采购晶振建议

1、考虑影响稳定性的参数：ESR，负载电容，激励功率，工作温度范围，老化率等；

2、关注晶振等效串联电阻ESR上限而非典型值：规格书中的Typical（典型）值只代表平均水平，Max.（最大值）才决定可能性风险；

3、避免随意替代型号：即使频率、尺寸、ppm相同，只要ESR或CL不一致，就可能导致晶振不能起振；

4、低价晶振的隐性成本：低价晶振常见问题有ESR离散大；批次一致性差；老化快；高温停振等。