单片机晶振电路原理

单片机晶振电路原理

压电效应、共振效应

原理概述‌单片机‌晶振电路的原理基于‌压电效应，即当施加电场或机械应力时，某些晶体材料会发生尺寸的微小变化，产生电荷。这种电荷可以被放大并用作时钟信号。在单片机晶振电路中，通常使用的晶体材料是‌石英晶体，因为它具有稳定的振荡频率和高精度。电路实现晶振电路可以等效为一个‌电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络。由于晶体自身的特性，晶振等效为一个电感，因此即使其他元件的参数变化很大，振荡器的频率也不会有很大的变化。晶振有一个重要的参数是负载电容值，选择与负载电容值相等的并联电容，就可以得到晶振标称的谐振频率。一般的晶振振荡电路是在‌反相放大器的两端接入晶振，再有两个电容分别接到晶振的两端，每个电容的另一端接到地。具体实现方式‌串联式接法‌：将晶体振荡器的输出引脚串联到单片机的两个引脚上，其中一个引脚为晶振输入引脚(XTAL1)，另一个引脚为晶振输出引脚(XTAL2)。该接法简单明了，适用于大多数单片机。需要注意的是，晶振输出引脚(XTAL2)必须外接一个22pF的电容到地。‌并联式接法‌：将晶体振荡器的输出引脚分别连接到单片机的两个引脚上，不需要外接电容。该接法适用于少数型号的单片机，具体接法需要根据单片机的数据手册来确定。‌无源晶振接法‌：将晶体振荡器的输出直接连接到单片机的晶振输入引脚上，而不需要连接到晶振输出引脚。该接法适用于少数型号的单片机，具体接法需要根据单片机的数据手册来确定。