51單片機晶振電容

⑴ 為什麼51單片機不把晶振電路裡面的電容內置

如果說晶振旁的電容為C1,C2那CI,C2這兩個電容就叫晶振的負載電容，分別接在晶振的兩個腳上和對地的電容，一般在幾十皮法。它會影響到晶振的諧振頻率和輸出幅度，一般訂購晶振時候供貨方會問你負載電容是多少。

晶振的負載電容=[(Cd*Cg)/(Cd+Cg)]+Cic+△C 式中Cd,Cg為分別接在晶振的兩個腳上和對地的電容,Cic（集成電路內部電容）+△C（PCB上電容）經驗值為3至5pf。

因此，晶振的數據表中規定12pF的有效負載電容要求在每個引腳XIN 與 XOUT上具有22pF（2 * 12pF = 24pF = 22pF + 2pF 寄生電容,定值貼片電容沒有24pf，只有22pf）。

兩邊電容為Cg,Cd,負載電容為Cl, cl=cg*cd/(cg+cd)+a ，a= Cic+△C(a的經驗值是3.5-13.5pf) 就是說負載電容15pf的話，兩邊兩個接27pf（定值貼片電容只有27pf，沒有30pf）的差不多了，各種邏輯晶元的晶振引腳可以等效為電容三點式振盪器。晶振引腳的內部通常是一個反相器, 或者是奇數個反相器串聯。

在晶振輸出引腳XO 和晶振輸入引腳 XI 之間用一個電阻連接, 對於 CMOS 晶元通常是數 M 到數十M 歐之間. 很多晶元的引腳內部已經包含了這個電阻, 引腳外部就不用接了。

這個電阻是為了使反相器在振盪初始時處於線性狀態, 反相器就如同一個有很大增益的放大器, 以便於起振. 石英晶體也連接在晶振引腳的輸入和輸出之間, 等效為一個並聯諧振迴路, 振盪頻率應該是石英晶體的並聯諧振頻率. 晶體旁邊的兩個電容接地, 實際上就是電容三點式電路的分壓電容, 接地點就是分壓點. 以接地點即分壓點為參考點, 振盪引腳的輸入和輸出是反相的, 但從並聯諧振迴路即石英晶體兩端來看, 形成一個正反饋以保證電路持續振盪. 在晶元設計時, 這兩個電容就已經形成了, 一般是兩個的容量相等, 容量大小依工藝和版圖而不同, 但終歸是比較小, 不一定適合很寬的頻率范圍. 外接時大約是數 PF 到數十 PF, 依頻率和石英晶體的特性而定. 需要注意的是: 這兩個電容串聯的值是並聯在諧振迴路上的, 會影響振盪頻率. 當兩個電容量相等時, 反饋系數是 0.5, 一般是可以滿足振盪條件的, 但如果不易起振或振盪不穩定可以減小輸入端對地電容量, 而增加輸出端的值以提高反饋量. . 一般晶元的 Data sheet 上會有說明。

另：
1.匹配電容-----負載電容是指晶振要正常震盪所需要的電容。一般外接電容，是為了使晶振兩端的等效電容等於或接近負載電容。要求高的場合還要考慮ic輸入端的對地電容。一般晶振兩端所接電容是所要求的負載電容的兩倍。這樣並聯起來就接近負載電容了。
2．負載電容是指在電路中跨接晶體兩端的總的外界有效電容。他是一個測試條件，也是一個使用條件。應用時一般在給出負載電容值附近
調整可以得到精確頻率。此電容的大小主要影響負載諧振頻率和等效負載諧振電阻。
3．一般情況下，增大負載電容會使振盪頻率下降，而減小負載電容會使振盪頻率升高
4．負載電容是指晶振的兩條引線連接IC塊內部及外部所有有效電容之和，可看作晶振片在電路中串接電容。負載頻率不同決定振盪器的
振盪頻率不同。標稱頻率相同的晶振，負載電容不一定相同。因為石英晶體振盪器有兩個諧振頻率，一個是串聯揩振晶振的低負載電容晶振：另一個為並聯揩振晶振的高負載電容晶振。所以，標稱頻率相同的晶振互換時還必須要求負載電容一至，不能冒然互換，否則會造成電器工作不正常。

由於電容會造成震盪不穩定 , 而且一般單片機的震盪頻率會差很多 , 因此把這個電容做到 IC 裡面就會限制單片機運行的速度.

⑵ 51單片機的手動復位電路的電阻和電容怎麼選,不同的晶振情況下如何計算.盡量詳細.

手動復位時，因為電源電壓，時鍾電路都已經穩定，就算是上電復位，只要復位信號的維持時間取100mS，就足夠了的，或者取該型號晶元手冊上給的典型電路參數就好了；

⑶ 51單片機晶振上接的電容如何選擇

CL=[Cd*Cg/(Cd+Cg)]+Cic+△C

Cd，Cg：分別接在晶振的兩個腳上和對地的電容，一般情況下 Cd == Cg，但 Cd ！= Cg 也是可以的，Cd、Cg稱作匹配電容或外接電容，其作用就是調節負載電容使其與晶振的要求相一致，需要注意的是Cd、Cg串聯後的總電容值（Cd*Cg/(Cd+Cg)）才是有效的負載電容部分，假設Cd==Cg==30pF，那麼Cd、Cg對負載電容的貢獻是15pF。
Cic：晶元引腳分布電容以及晶元內部電容（部分晶元為了在PCB上省掉Cd、Cg，會在晶元內部集成電容）。
△C：PCB走線分布電容，經驗值為3至5pf。

⑷ 51單片機所用的晶振的范圍是多少

理論上來講晶體的負載電容C=C1/2+C0（電路雜容），而在市場中晶體的負載電容C為7PF，12.5PF，16PF，18PF，20PF，33PF，所以C1會更高，如果按晶元的要求C1=5PF的，根據晶體的理論，實際接電容比晶體的標稱電容小，輸出的頻率就比晶體標稱的頻率要偏高（晶體負載電容對晶體頻率起微調作用），所以最終還是要看晶元所要求的這實際頻率，C1，C2對晶體的起振沒多大影響，但對輸出頻率會有差別。

⑸ 51單片機晶振上接的電容大小該如何選擇

5-33pf都可以，一般用的是15P和30P，晶振大小影響不大，常用的4M和12M以及11.0592M和20M 24M都用的30P，單片機內部有相應的整形電路。

在規定的時間內，由於規定的工作和非工作參數全部組合而引起的晶體振盪器頻率與給定標稱頻率的最大頻差。

總頻差包括頻率溫度穩定度、頻率溫度准確度、頻率老化率、頻率電源電壓穩定度和頻率負載穩定度共同造成的最大頻差。一般只在對短期頻率穩定度關心，而對其他頻率穩定度指標不嚴格要求的場合採用。

(5)51單片機晶振電容擴展閱讀：

在多數應用中，晶體振盪器是長期加電的，然而在某些應用中晶體振盪器需要頻繁的開機和關機，這時頻率穩定預熱時間指標需要被考慮到（尤其是對於在苛刻環境中使用的軍用通訊電台，當要求頻率溫度穩定度≤±0.3ppm(-45℃～85℃），採用OCXO作為本振，頻率穩定預熱時間將不少於5分鍾，而採用DTCXO只需要十幾秒鍾）。

石英晶體振盪器是利用石英晶體（二氧化硅的結晶體）的壓電效應製成的一種諧振器件，它的基本構成大致是：從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片，在它的兩個對應面上塗敷銀層作為電極，在每個電極上各焊一根引線接到管腳上，再加上封裝外殼就構成了石英晶體諧振器。