51单片机晶振电容

⑴ 为什么51单片机不把晶振电路里面的电容内置

如果说晶振旁的电容为C1,C2那CI,C2这两个电容就叫晶振的负载电容，分别接在晶振的两个脚上和对地的电容，一般在几十皮法。它会影响到晶振的谐振频率和输出幅度，一般订购晶振时候供货方会问你负载电容是多少。

晶振的负载电容=[(Cd*Cg)/(Cd+Cg)]+Cic+△C 式中Cd,Cg为分别接在晶振的两个脚上和对地的电容,Cic（集成电路内部电容）+△C（PCB上电容）经验值为3至5pf。

因此，晶振的数据表中规定12pF的有效负载电容要求在每个引脚XIN 与 XOUT上具有22pF（2 * 12pF = 24pF = 22pF + 2pF 寄生电容,定值贴片电容没有24pf，只有22pf）。

两边电容为Cg,Cd,负载电容为Cl, cl=cg*cd/(cg+cd)+a ，a= Cic+△C(a的经验值是3.5-13.5pf) 就是说负载电容15pf的话，两边两个接27pf（定值贴片电容只有27pf，没有30pf）的差不多了，各种逻辑芯片的晶振引脚可以等效为电容三点式振荡器。晶振引脚的内部通常是一个反相器, 或者是奇数个反相器串联。

在晶振输出引脚XO 和晶振输入引脚 XI 之间用一个电阻连接, 对于 CMOS 芯片通常是数 M 到数十M 欧之间. 很多芯片的引脚内部已经包含了这个电阻, 引脚外部就不用接了。

这个电阻是为了使反相器在振荡初始时处于线性状态, 反相器就如同一个有很大增益的放大器, 以便于起振. 石英晶体也连接在晶振引脚的输入和输出之间, 等效为一个并联谐振回路, 振荡频率应该是石英晶体的并联谐振频率. 晶体旁边的两个电容接地, 实际上就是电容三点式电路的分压电容, 接地点就是分压点. 以接地点即分压点为参考点, 振荡引脚的输入和输出是反相的, 但从并联谐振回路即石英晶体两端来看, 形成一个正反馈以保证电路持续振荡. 在芯片设计时, 这两个电容就已经形成了, 一般是两个的容量相等, 容量大小依工艺和版图而不同, 但终归是比较小, 不一定适合很宽的频率范围. 外接时大约是数 PF 到数十 PF, 依频率和石英晶体的特性而定. 需要注意的是: 这两个电容串联的值是并联在谐振回路上的, 会影响振荡频率. 当两个电容量相等时, 反馈系数是 0.5, 一般是可以满足振荡条件的, 但如果不易起振或振荡不稳定可以减小输入端对地电容量, 而增加输出端的值以提高反馈量. . 一般芯片的 Data sheet 上会有说明。

另：
1.匹配电容-----负载电容是指晶振要正常震荡所需要的电容。一般外接电容，是为了使晶振两端的等效电容等于或接近负载电容。要求高的场合还要考虑ic输入端的对地电容。一般晶振两端所接电容是所要求的负载电容的两倍。这样并联起来就接近负载电容了。
2．负载电容是指在电路中跨接晶体两端的总的外界有效电容。他是一个测试条件，也是一个使用条件。应用时一般在给出负载电容值附近
调整可以得到精确频率。此电容的大小主要影响负载谐振频率和等效负载谐振电阻。
3．一般情况下，增大负载电容会使振荡频率下降，而减小负载电容会使振荡频率升高
4．负载电容是指晶振的两条引线连接IC块内部及外部所有有效电容之和，可看作晶振片在电路中串接电容。负载频率不同决定振荡器的
振荡频率不同。标称频率相同的晶振，负载电容不一定相同。因为石英晶体振荡器有两个谐振频率，一个是串联揩振晶振的低负载电容晶振：另一个为并联揩振晶振的高负载电容晶振。所以，标称频率相同的晶振互换时还必须要求负载电容一至，不能冒然互换，否则会造成电器工作不正常。

由于电容会造成震荡不稳定 , 而且一般单片机的震荡频率会差很多 , 因此把这个电容做到 IC 里面就会限制单片机运行的速度.

⑵ 51单片机的手动复位电路的电阻和电容怎么选,不同的晶振情况下如何计算.尽量详细.

手动复位时，因为电源电压，时钟电路都已经稳定，就算是上电复位，只要复位信号的维持时间取100mS，就足够了的，或者取该型号芯片手册上给的典型电路参数就好了；

⑶ 51单片机晶振上接的电容如何选择

CL=[Cd*Cg/(Cd+Cg)]+Cic+△C

Cd，Cg：分别接在晶振的两个脚上和对地的电容，一般情况下 Cd == Cg，但 Cd ！= Cg 也是可以的，Cd、Cg称作匹配电容或外接电容，其作用就是调节负载电容使其与晶振的要求相一致，需要注意的是Cd、Cg串联后的总电容值（Cd*Cg/(Cd+Cg)）才是有效的负载电容部分，假设Cd==Cg==30pF，那么Cd、Cg对负载电容的贡献是15pF。
Cic：芯片引脚分布电容以及芯片内部电容（部分芯片为了在PCB上省掉Cd、Cg，会在芯片内部集成电容）。
△C：PCB走线分布电容，经验值为3至5pf。

⑷ 51单片机所用的晶振的范围是多少

理论上来讲晶体的负载电容C=C1/2+C0（电路杂容），而在市场中晶体的负载电容C为7PF，12.5PF，16PF，18PF，20PF，33PF，所以C1会更高，如果按芯片的要求C1=5PF的，根据晶体的理论，实际接电容比晶体的标称电容小，输出的频率就比晶体标称的频率要偏高（晶体负载电容对晶体频率起微调作用），所以最终还是要看芯片所要求的这实际频率，C1，C2对晶体的起振没多大影响，但对输出频率会有差别。

⑸ 51单片机晶振上接的电容大小该如何选择

5-33pf都可以，一般用的是15P和30P，晶振大小影响不大，常用的4M和12M以及11.0592M和20M 24M都用的30P，单片机内部有相应的整形电路。

在规定的时间内，由于规定的工作和非工作参数全部组合而引起的晶体振荡器频率与给定标称频率的最大频差。

总频差包括频率温度稳定度、频率温度准确度、频率老化率、频率电源电压稳定度和频率负载稳定度共同造成的最大频差。一般只在对短期频率稳定度关心，而对其他频率稳定度指标不严格要求的场合采用。

(5)51单片机晶振电容扩展阅读：

在多数应用中，晶体振荡器是长期加电的，然而在某些应用中晶体振荡器需要频繁的开机和关机，这时频率稳定预热时间指标需要被考虑到（尤其是对于在苛刻环境中使用的军用通讯电台，当要求频率温度稳定度≤±0.3ppm(-45℃～85℃），采用OCXO作为本振，频率稳定预热时间将不少于5分钟，而采用DTCXO只需要十几秒钟）。

石英晶体振荡器是利用石英晶体（二氧化硅的结晶体）的压电效应制成的一种谐振器件，它的基本构成大致是：从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片，在它的两个对应面上涂敷银层作为电极，在每个电极上各焊一根引线接到管脚上，再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器。