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简单的水晶振荡器设计流程来了解一下!
水晶振荡器的设计并不全部都是大家想象中那么复杂，也有简易的方法，但是只针对一般的石英晶体振荡器，越高端的振荡器设计越繁杂。今天给各位讲解的这种，是最普通的一种晶体振荡器设计方法，一共有四个步骤。这四个流程都不难，但是要精通数字方程式，前面的技术文章中有提到过，晶振的开发和电路布局，都会用到方程式，因此工程的数学水准至少要达到中上以上的级别。设计好的晶体振荡器电路可能很棘手。大多数应用笔记都是针对大规模生产的;他们的方法需要投入大量的测试和优化。本文适用于小型项目，可帮助您选择晶体和电容器，从而使电路正常工作。
电路设计过程四个简单的步骤：
1、选择水晶
2、检查微控制器是否可以驱动晶振
3、晶体可以处理功率损耗吗？
4、选择负载电容CL1和CL2
第1步：选择一个水晶
你已经知道你想要什么样的水晶。稍后将讨论不同晶体之间的权衡。选择一个适合您需求但不太贴切的，您可以尽快重新审视这一步。
第2步：检查微控制器是否可以驱动晶振
微控制器数据表为晶振选择提供了一些指导。这些参数与临界增益有关。临界增益是微控制器电路启动晶体振荡器所需的最小增益。对于给定的一组频率和负载电容，一些微控制器数据表提供了晶体允许的一组最大ESR。如果微控制器数据表提供振荡器跨导（通常为uA/V）或最大临界增益，那么我们需要计算晶体的临界增益并检查微控制器是否可以驱动它。
其中：
-F是晶体的标称频率
-ESR是晶体的等效串联电阻
-C0是晶体分流电容
-CL是晶体的标称负载电容
关键增益是晶体的特性，这些参数在石英晶体的数据表中。接下来计算增益余量。如果增益裕度大于5，则振荡器将可靠地启动。增益裕度越大意味着振荡器启动越快。
或者，一些微控制器数据表提供最大临界增益gm_crit_max。在这种情况下，gm_crit必须小于gm_crit_max。如果微控制器不满足驱动晶体的要求，则选择另一个晶体。
第3步：晶体可以处理功率损耗吗？
数据表中规定了晶振的驱动电平（DL）。驱动电平基本上是正常工作时晶体的最大额定功率。DL的粗略高估可以如下计算：
其中：
-ΔV是峰峰值石英振荡器电压-使用最坏情况：ΔV=Vcc
如果估算低于晶振的额定驱动电平，则转到最后一步。如果估计值高于晶振的额定驱动电平，您可以优化估算值（稍后参见示例）或选择另一个晶体并再试一次。
步骤4：选择负载电容CL1和CL2
负载电容将贴片振荡器调谐到正确的频率。第一次设计晶体振荡器电路时，假设两个负载电容并联连接。选定的CL1=CL2=0.5*C大号。同事假定是cL1=CL2=C大号。这两种选择都很常见。两者都错了。负载电容是晶体上所需的电容，因此CL1和CL2串联连接。
我想将其简化为：
C杂散是微控制器引脚和走线电容的杂散电容积累。许多应用笔记建议估计此值约为5pF。一些微控制器数据表提供了有关该值的更准确数据-例如，msp430f22x2系列指定1pF的杂散电容，这与其低功耗模型非常吻合。如果您的微控制器数据表没有此信息，请将C杂散估计为5pF。
经过以上这4个简单的流程，就可以设计出最基本的振荡器电路，但这只适合给初级晶振工程师参考使用，想要制造出一颗完美的石英晶振，这还远远不够。如需了解更多的晶振资料和知识，欢迎登录金洛鑫电子官网，我们每天将为你更新晶体/晶体振荡器相关的文章，让工程和采购对晶振知道更多，有助于晶振的使用。
