在單片機中，時鐘就如同人類的心臟一般，為單片機提供工作的節(jié)拍。在單片機中晶振是普遍存在的。晶振為什么如此必要，原因在于單片機能否正常工作的必要條件之一就是時鐘電路。晶振好比單片機的心臟，如果沒有心臟起跳，單片機無法工作。當然，電子電路設(shè)計并非速度越快越好，實際上是速度夠用就好，速度越快越容易受干擾，也容易成為影響外界的干擾源。

由于晶體自身的特性致使這兩個頻率的距離相當?shù)慕咏谶@個極窄的頻率范圍內(nèi)，晶振呈現(xiàn)為感性，簡單理解就是等效為一個電感，所以只要晶振的兩端并聯(lián)上合適的電容它就會組成并聯(lián)諧振電路。這個并聯(lián)諧振電路加到一個負反饋電路中就可以構(gòu)成正弦波振蕩電路，由于晶振等效為電感的頻率范圍很窄，所以即使其他元件的參數(shù)有變化，這個振蕩器的頻率也能保持相對的穩(wěn)定，展現(xiàn)出高Q值。晶振在通過一定的外接電路生成頻率和峰值穩(wěn)定的正弦波，該正弦波在單片機內(nèi)部調(diào)理電路整形下成為方波，作為單片機內(nèi)部時序電路工作的時鐘信號。

晶振有一個重要的參數(shù)，那就是負載電容值，選擇與負載電容值相等的并聯(lián)電容，就可以得到晶振標稱的諧振頻率。

我們在設(shè)計的時候經(jīng)常會看見MCU的管腳有OSC1和OSC2，一般會連兩個電容CL1和CL2，CL1和CL2是否就是負載電容呢?其實它們只是負載電容的一部分，而且大家要注意到，CL1和CL2從晶振來看它們是串聯(lián)的，只不過它們之間有一個公共點接地。真正的負載是CL1和CL2，MCU OSC1/OSC2這兩個管腳自身對地的寄生電容COSC1,COSC2,MCUOSC1/OSC2這兩個管腳之間的雜散電容CS，還有一個是晶振本身的C0，這幾部分共同組成了真正的負載。

晶體負載電容和頻偏之間的關(guān)系

負載電容(load capacitance)主要影響負載諧振頻率和等效負載諧振電阻，它與石英諧振器一起決定振蕩器的工作頻率，通過調(diào)整負載電容，一般可以將振蕩器的工作頻率調(diào)到標稱值。應(yīng)用時我們一般外接電容，便是為了使晶振兩端的等效電容等于或接近負載電容，對于要求高的場合還要考慮ic輸入端的對地電容，這樣便可以使得晶振工作的頻率達到標稱頻率。

負載電容常用的標準值有12.5 pF，16 pF，20 pF，30pF,負載電容和諧振頻率之間的關(guān)系不是線性的，負載電容變小時，頻率偏差量變大;負載電容提高時，頻率偏差減小。

晶振負載電容外匹配電容CL1及CL2計算，如果晶振兩端的等效電容與晶振標稱的負載電容存在差異時，晶振輸出的諧振頻率將與標稱工作的工作頻率產(chǎn)生一定偏差(又稱之為頻偏)，所以合理匹配合適的外加電容使晶振兩端的等效電容等于或接近負載電容顯得十分重要。

假設(shè)我們需要計算的電路參數(shù)如下所述。芯片管腳的輸入電容如圖三CN56XX所示，Ci=4.8pF;所需要采用的晶體規(guī)格如圖二所示，標稱負載電容CL=12.5pF，晶體的寄生電容CS=0.85pF。

晶振電路設(shè)計考慮事項：

1、使晶振、外部電容器(如果有)與 IC之間的信號線盡可能保持最短。當非常低的電流通過IC晶振振蕩器時，如果線路太長，會使它對 EMC、ESD 與串擾產(chǎn)生非常敏感的影響。而且長線路還會給振蕩器增加寄生電容。

2、盡可能將其它時鐘線路與頻繁切換的信號線路布置在遠離晶振連接的位置。

3、當心晶振和地的走線

4、將晶振外殼接地

如果實際的負載電容配置不當,第一會引起線路參考頻率的誤差.另外如在發(fā)射接收電路上會使晶振的振蕩幅度下降(不在峰點),影響混頻信號的信號強度與信噪. ，當波形出現(xiàn)削峰,畸變時,可增加負載電阻調(diào)整(幾十K到幾百K).要穩(wěn)定波形是并聯(lián)一個1M左右的反饋電阻。