晶振使用常见问题：并联电阻及负载电容详解

在电子设备的运行中，晶振作为重要的元器件，其稳定运行至关重要。然而，在实际使用晶振时，常常会遇到一些问题。下面就为大家详细解析使用晶振时遇到的两个常见问题。

并联电阻的问题

在一些方案中，当晶振并联 1MΩ 电阻时，程序能够正常运行；但在没有这 1MΩ 电阻的情况下，程序会出现运行滞后甚至无法运行的现象。

从原理上来说，在无源晶振应用方案里，两个外接电容可微调晶振产生的时钟频率，而并联 1MΩ 电阻能帮助晶振起振。当程序启动慢或不运行时，建议给晶振并联 1MΩ 的电阻。这是因为这个 1MΩ 电阻能使本来为逻辑反相器的器件工作在线性区，从而获得增益。在饱和区不存在增益，而没有增益时晶振就无法起振。简单来讲，并联 1M 电阻增加了电路中的负性阻抗 (-R)，提升了增益，缩短了晶振起振时间，让晶振更容易起振。

换一种说法，假设电路中无任何的扰动信号，晶振不可能起振。实际上反相门电路中许多电路不加这个电阻也能起振，因为一般的电路都有扰动信号，但有个别的反相门电路不加这个电阻就不能起振，因为扰动信号强度不够。

需要指出的是，在低温环境下振荡电路阻抗也会发生变化，当阻抗增加到一定程度时，晶振就会发生起振困难或不起振现象。这时，我们也需要给晶振并联1MΩ电阻，建议为了增加振荡电路稳定性，给晶振同时串联一个100Ω的电阻，这样可以减少晶振的频率偏移程度。

注：并联电阻不能太小，串联电阻不能太大。否则，在温度较低的情况下不易起振。

负载电容与外接电容的问题

在实际应用中，很多人会把晶振的负载电容与外接电容混淆，甚至认为它们是相同的参数，这其实是一个很大的错误。

负载电容是晶振的一个内部重要电气参数。一般在对功耗不太敏感的电子设备 PCBA 上，常见的晶振负载电容为 15PF、18PF、20PF。

而对于腕表、手机、蓝牙耳机等对低功耗有较高需求的电子产品，PCBA 上常采用负载电容较小的晶振，如 6PF、7PF、9PF、10PF、12PF。晶振的负载电容在生产环节已根据需求通过加工工艺锁定，在应用中无法更改。

晶振的外接电容是指在 PCBA 板上分别与晶振频率输入脚与输出脚串联的电子元件。外接电容值的大小由晶振负载电容与电路板杂散电容（包括 IC 电容在内）决定，通常为这两者之和。

在振荡电路应用中，晶振负载电容、杂散电容与外接电容之间的关系示意图如下：

CL: 石英晶体谐振器的负载电容。

CS: 指杂散电容，包括IC内部的杂散容值、电路板布线间的电容量、PCB板各层之间的寄生电容等。

C1 和 C2:分别指石英晶体谐振器在电路应用中的两颗外接电容。

外接电容有两个重要应用目的。一是针对晶振频率进行微调，使其尽量靠近目标频率。规则是外接电容越大，晶振输出频率越偏负向；反之，外接电容越小，晶振输出频率则趋于正向变化。二是起到对振荡电路的稳定作用，这也是建议在晶振频率输入脚与输出脚分别加一颗同值电容的原因。

最后需要提醒的是，外接电容的作用仅仅是对晶振频率进行微调。若晶振工作时频偏过大，就需要考虑晶振本身精度的原因，比如是否需要更换为精度更高的晶振。而且外接电容仅用于无源晶振的应用，在有源晶振的电路应用中，无需外接电容。

正确理解和处理晶振的并联电阻、负载电容与外接电容问题，对于保障电子设备的稳定运行具有重要意义。