MCU 振蕩電路晶體旁的22pF電容是幹什麼的?附圖分析

振蕩電路用於實時時鐘RTC，對於這種振蕩電路只能用32.768KHZ 的晶體，晶體被連接在OSC3 與OSC4 之間而且為了獲得穩定的頻率必須外加兩個帶外部電阻的電容以構成振蕩電路。

32.768KHZ的時鐘晶振產生的振蕩信號經過石英鐘內部分頻器進行15次分頻後得到1HZ秒信號，即秒針每秒鐘走一下，石英鐘內部分頻器只能進行15次分頻，要是換成別的頻率的晶振，15次分頻後就不是1HZ的秒信號，時鐘就不準了。32.768K=32768=2的15次方，數據轉換比較方便、精確。

絕大多數的 MCU 愛好者對 MCU 晶體兩邊要接一個22pF附近的電容不理解，因為這個電容有些時候是可以不要的。參考很多書籍，講解的很少，往往提到最多的是起穩定作用，負載電容之類的話，都不是很深入理論的分析。問題是很多愛好者不去關心這兩個電容，他們認為按參考設計做就行了，本人也是如此，直 到有一次一個手機項目就因為這個電容出了問題，損失了幾百萬之後，才開始真正的考慮這個電容的作用。其實 MCU 的振蕩電路的真名叫「三點式電容振蕩電路」，請參考圖片。

晶體，相當於三點式裡面的電感，C1 和 C2 就是電容，5404 和 R1 實現一個 NPN 的三 極管，大家可以對照高頻書裡的三點式電容振蕩電路。接下來分析一下這個電路。

5404 必需要一個電阻，不然它處於飽和截止區，而不是放大區，R1 相當於三極體的偏置作用，讓 5404 處於放大區域，那麼 5404 就是一個反相器，這個就實現了 NPN 三極體的作用， NPN 三極體在共發射極接法時也是一個反相器。

接下來用通俗的方法講解一下這個三點式振蕩電路的工作原理，大家也可以直接看書。大家知道一個正弦振蕩電路要振蕩的條件是，系統放大倍數大於 1，這個容易實現，相位滿足 360°，接下來主要講解這個相位問題：5404 因為是反相器，也就是說實現了 180°移相，那麼就需要 C1，C2 和 Y1 實現 180°移相 就可以，恰好，當 C1，C2，Y1 形成諧振時，能夠實現 180 移相，這個大家最簡單的可以以地作為參考，諧振的時候，C1、C2 上通過的電流一樣，地在 C1、C2 中間，所以恰好電壓相反，實現 180 移相。當 C1增大時,C2 端的振幅增強，當 C2 降低時，振幅也增強。

有些時候 C1，C2 不焊也能起振，這個不是說沒有 C1，C2，而是因為晶片引腳的分布電容 引起的，因為本來這個 C1，C2 就不需要很大，所以這一點很重要。接下來分析這兩個電容 對振蕩穩定性的影響。因為 7404 的電壓反饋是靠 C2 的，假設 C2 過大，反饋電壓過低，這個也是不穩定，假設 C2 過小，反饋電壓過高，儲存能量過少，容易受外界幹擾，也會輻射影響外界。C1 的作用 對 C2 恰好相反。因為我們布板的時候，假設雙面板，比較厚的，那麼分布電容的影響不是 很大，假設在高密度多層板時，就需要考慮分布電容，尤其是 VCO 之類的振蕩電路，更應 該考慮分布電容。

有些用於工控的項目，建議不要用晶體的方法振蕩，二是直接接一個有源的晶振 很多時候大家會用到 32.768K 的時鐘晶體來做時鐘，而不是用單片機的晶體分頻後來做時鐘，這個原因很多人想不明白，其實這個跟晶體的穩定度有關，頻率越高的晶體，Q 值一般難以做高，頻率穩定度不高，32.768K的晶體穩定度等各方面都不錯，形成了一個工業標準， 比較容易做高。